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KR101518951B1 - 가변 밸브 타이밍 캠샤프트 - Google Patents

가변 밸브 타이밍 캠샤프트 Download PDF

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KR101518951B1
KR101518951B1 KR1020130157594A KR20130157594A KR101518951B1 KR 101518951 B1 KR101518951 B1 KR 101518951B1 KR 1020130157594 A KR1020130157594 A KR 1020130157594A KR 20130157594 A KR20130157594 A KR 20130157594A KR 101518951 B1 KR101518951 B1 KR 101518951B1
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shaft
outer shaft
variable valve
camshaft
valve timing
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김형현
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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 내구성 및 신뢰성이 향상된 가변 밸브 타이밍 캠샤프트에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트는, 상대 회전 가능한 로터 및 스테이터를 포함하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 연결되어 밸브 개폐 타이밍을 변경하도록 작동되는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트로서, 상기 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 결합되고, 상기 로터와 함께 회전하는 제1 구동 기어 및 상기 스테이터와 함께 회전하는 제2 구동 기어가 회전 가능하게 구비되며, 원주 방향 위상의 변경 없이 엔진의 회전에 따라 회전하는 비제어 캠샤프트; 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 하나의 회전에 따라 회전하는 아우터 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 회전 가능하게 삽입되고 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 다른 하나의 회전에 따라 회전하는 이너 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 고정되는 아우터 캠, 및 상기 이너 샤프트에 고정되는 이너 캠을 포함하며, 상기 로터와 상기 스테이터의 상대회전에 따라 상기 아우터 샤프트와 상기 이너 샤프트 사이의 원주 방향 위상이 선택적으로 변경되는 제어 캠샤프트; 및 상기 이너 샤프트의 엔드 플레이를 제한시키는 제한 수단; 을 포함할 수 있다.

Description

가변 밸브 타이밍 캠샤프트{VARIABLE VALVE TIMING CAMSHAFT}
본 발명은 가변 밸브 타이밍 캠샤프트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밸브의 개폐 타이밍을 변경 가능한 가변 밸브 타이밍 캠샤프트에 관한 것이다.
일반적으로, 엔진의 연소실에는 연소시킬 연료를 공급하도록 선택적으로 개폐되는 배기밸브 및 연소된 연료의 배기가스를 배출하도록 선택적으로 개폐되는 흡기밸브가 구비된다.
상기 밸브(흡기밸브 또는 배기밸브)가 개폐되는 타이밍을 결정하는 요소 중에는 캠의 형상 및 캠 샤프트의 회전속도가 있다.
자세히 설명하면, 상기 캠은 상기 밸브를 작동시키도록 상기 캠 샤프트와 일체로 회전하고, 상기 캠 샤프트는 엔진의 회전력을 전달받아 회전한다. 또한, 상기 캠의 형상에 따라 상기 밸브가 열리기 시작하여 완전히 닫힐 때까지의 시간 및 상기 밸브의 리프트가 결정되고, 상기 캠 샤프트의 회전속도에 따라 상기 밸브가 열리기 시작하여 완전히 닫힐 때까지의 시간 및 상기 밸브가 개폐가 반복되는 주기가 결정된다.
상기 캠 샤프트의 통상적인 회전속도는 엔진의 회전속도에 비례한다. 또한, 엔진의 회전속도에 따라 요구되는 최적의 밸브 개폐 타이밍이 다르다. 따라서, 엔진의 회전속도에 따라 상기 밸브의 개폐 타이밍을 적절하게 변경시킬 필요성이 있다. 특히, 엔진의 회전속도를 포함하는 주행조건에 따라 상기 흡기밸브의 개폐 타이밍이 적절하게 변경되면, 엔진의 출력 및 연비가 향상됨과 동시에 배기가스가 줄어들 수 있다.
한편, 엔진에 구비되는 적어도 두 개 이상의 연소실 중 하나 및 다른 하나에 각각 구비되는 밸브 사이의 개폐 간격은 각각의 밸브를 개폐시키는 캠 사이의 원주 방향 위상차에 의해 결정된다.
상기 밸브의 개폐 타이밍을 제어하는 장치로는 연속 가변 밸브 타이밍 장치(CVVT: continuous variable valve timing)가 있다. 또한, 상기 CVVT는 상기 캠 샤프트의 회전속도를 제어하거나 상기 캠 사이의 원주 방향 위상차를 변경하도록 작동될 수 있다.
하지만, 상기 밸브의 개폐 타이밍을 제어하기 위한 상기 CVVT와 상기 캠샤프트의 연결구조 또는 상기 캠샤프트의 구성이 복잡해지면, 반응성이 저하되거나 내구성이 악화될 수 있다. 또한, 주변 기기와의 간섭이 발생될 수 있다.
미국등록특허 제8156910호(2012. 04. 17.)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 연속 가변 밸브 타이밍 장치와의 연결구조 및 자체의 구성이 단순하면서도 작동 성능이 향상된 가변 밸브 타이밍 캠샤프트를 제공하는 것이다.
또한, CVVT와의 연결구조 및 자체의 내구성이 향상된 가변 밸브 타이밍 캠샤프트를 제공하는데 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트는, 상대 회전 가능한 로터 및 스테이터를 포함하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 연결되어 밸브 개폐 타이밍을 변경하도록 작동되는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트로서, 상기 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 결합되고, 상기 로터와 함께 회전하는 제1 구동 기어 및 상기 스테이터와 함께 회전하는 제2 구동 기어가 회전 가능하게 구비되며, 원주 방향 위상의 변경 없이 엔진의 회전에 따라 회전하는 비제어 캠샤프트; 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 하나의 회전에 따라 회전하는 아우터 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 회전 가능하게 삽입되고 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 다른 하나의 회전에 따라 회전하는 이너 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 고정되는 아우터 캠, 및 상기 이너 샤프트에 고정되는 이너 캠을 포함하며, 상기 로터와 상기 스테이터의 상대회전에 따라 상기 아우터 샤프트와 상기 이너 샤프트 사이의 원주 방향 위상이 선택적으로 변경되는 제어 캠샤프트; 및 상기 이너 샤프트의 엔드 플레이를 제한시키는 제한 수단; 을 포함할 수 있다.
상기 제한 수단은, 상기 이너 캠에 결합되고, 상기 아우터 샤프트를 반경방향으로 관통하여 상기 이너 샤프트에 결합되는 제한 핀; 및 상기 제한 핀이 관통하도록 상기 아우터 샤프트에 형성되는 제한 핀 홀; 을 포함하되, 상기 제한 핀 홀의 축 방향 폭은 상기 제한 핀의 직경에 가깝게 형성될 수 있다.
상기 이너 캠이 두 개 이상 구비되는 경우, 상기 제한 핀은 상기 두 개 이상의 이너 캠 중 하나에 구비되고, 상기 제한 핀 홀은 상기 제한 핀이 결합되도록 하나가 형성될 수 있다.
상기 제한 수단은, 상기 아우터 샤프트를 반경방향으로 관통하고, 상기 이너 샤프트에 삽입되도록 구비되는 걸림 핀; 상기 걸림 핀이 삽입되도록 상기 이너 샤프트의 외주를 따라 형성되는 걸림 홈; 및 상기 걸림 핀이 상기 아우터 샤프트를 관통하도록 상기 아우터 샤프트에 형성되는 상기 걸림 핀 홀; 을 포함할 수 있다.
상기 걸림 핀은 상기 걸림 핀 홀에 고정될 수 있다.
상기 걸림 핀 홀의 직경은 상기 걸림 핀의 직경보다 작게 형성되고, 상기 걸림 핀은 상기 걸림 핀 홀에 압입될 수 있다.
상기 걸림 홈의 축 방향 폭은 상기 걸림 핀의 직경에 가깝게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 밸브 타이밍 제어의 정확성이 향상되고, 반응성 및 작동 효율이 향상될 수 있다.
또한, 진동 및 소음이 최소화되고, 내구성이 보강될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연결되는 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 기본적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연결되는 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 기본적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 연속 가변 밸브 타이밍 장치(10, CVVT: continuous variable valve timing)는 기본적으로 로터(15), 스테이터(16), 및 베인(17)을 포함한다. 또한, 상기 CVVT(10)에는 기어 또는 체인 스프로킷(11)이 장착될 수 있다.
상기 기어 또는 체인 스프로킷(11, sprocket)은 엔진의 회전과 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)의 회전을 동기화시키도록 벨트 또는 체인 등에 의해 크랭크 샤프트와 함께 회전하는 기어 또는 스프로킷과 연결된다. 이하, 상기 기어 또는 체인 스프로킷(11)은 체인 스프로킷(11)으로 통칭한다.
상기 CVVT(10)를 구성하는 상기 로터(15, rotor) 또는 상기 스테이터(16, stator) 중 어느 하나는 상기 체인 스프로킷(11)에 고정되어 엔진의 회전에 의해 구동되고, 상기 로터(15) 또는 상기 스테이터(16) 중 다른 하나는 유압식 제어 장치에 또는 전기식 구동 제어 장치에 의해 구동된다. 따라서, 상기 CVVT(10)의 작동에 따라 상기 로터(15, rotor)와 상기 스테이터(16, stator)는 상대 회전한다.
상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 어느 하나는 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)의 아우터 샤프트(20)에 결합되고, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 다른 하나는 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)의 이너 샤프트(25)에 결합된다(도 2 및 도 3 참조). 즉, 상기 CVVT(10)는 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 연결된다. 따라서, 상기 CVVT(10)의 작동에 따라 상기 아우터 샤프트(20)와 상기 이너 샤프트(25)의 상대적인 원주 방향 위상이 변경될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조에서 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)는 비제어 캠샤프트(2) 및 제어 캠샤프트(3)를 포함하고, 상기 CVVT(10)는 체인 스프로킷(11)을 포함한다.
상기 비제어 캠샤프트(2)는 엔진의 회전에 따라 회전하는 상기 체인 스프로킷(11)과 함께 회전하도록 결합되고, 밸브(도시하지 않음)의 개폐 타이밍을 변화시키도록 작동되지 않는다. 즉, 상기 CVVT(10)는 상기 비제어 캠샤프트(2)와 결합된다.
상기 제어 캠샤프트(3)는 캠샤프트 인 캠샤프트(camshaft in camshaft)이다. 여기서, 상기 캠샤프트 인 캠샤프트는 상기 아우터 샤프트(20) 및 이너 샤프트(25)를 포함한다. 또한, 상기 아우터 샤프트(20)는 중공의 원통형상으로 형성되고, 상기 아우터 샤프트(20)의 중공에 상기 이너 샤프트(25)가 상기 아우터 샤프트(20)와 동심으로 배치되도록 삽입된다. 나아가, 상기 아우터 샤프트(20)와 상기 이너 샤프트(25)의 상대적인 원주 방향 위상이 변경되는 것이 가능하도록 상기 아우터 샤프트(20) 또는 상기 이너 샤프트(25) 중 적어도 하나는 다른 하나에 대하여 설정된 회전각만큼 상대 회전될 수 있다. 이러한 캠샤프트 인 캠샤프트의 기본적인 구성은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제어 캠샤프트(3)는 상기 아우터 샤프트(20), 상기 아우터 샤프트(20)에 고정되는 아우터 캠(48), 상기 아우터 샤프트(20)에 회전 가능하도록 삽입되는 이너 샤프트(25), 및 상기 이너 샤프트(25)에 고정되고 상기 아우터 샤프트(20) 상에서 회전 가능하게 배치되는 이너 캠(40)을 포함한다.
상기 제어 캠샤프트(3)는 상기 아우터 캠(48)과 이너 캠(40)의 상대적인 원주 방향 위상이 변경됨에 따라 상기 아우터 캠(48)에 의해 개폐되는 밸브 및 상기 이너 캠(40)에 의해 개폐되는 밸브 중 적어도 하나의 개폐 타이밍을 변화시키도록 작동된다.
상기 CVVT(10)는 상기 로터(15) 및 상기 스테이터(16)를 포함한다.
상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 어느 하나는 다른 하나에 대하여 상대회전 가능하다. 또한, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 어느 하나는 상기 아우터 샤프트(20)와 기어 연결되고, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 어느 하나의 회전에 따라 상기 아우터 샤프트(20)가 회전된다. 나아가, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 다른 하나는 상기 이너 샤프트(25)와 기어 연결되고, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16) 중 다른 하나의 회전에 따라 상기 이너 샤프트(25)가 회전된다.
상기 로터(15)에는 제1 구동 기어(12)가 장착되며, 상기 스테이터(16)에는 제2 구동 기어(13)가 장착된다. 또한, 상기 로터(15)와 상기 제1 구동 기어(12)는 함께 회전하도록 고정 핀(30)에 의해 결합된다. 즉, 상기 로터(15)와 상기 제1 구동 기어(12)는 원주 방향으로 동일한 위상을 갖는다.
상기 제1 구동 기어(12) 및 상기 제2 구동 기어(13)는 상기 이너 샤프트(25)의 일측부에 장착된 제1 피동 기어(21) 및 상기 아우터 샤프트(20)의 일측부에 장착된 제2 피동 기어(22)와 각각 기어 연결된다. 따라서, 상기 로터(15)는 기어 연결에 의해 상기 이너 샤프트(25)와 연결되고, 상기 스테이터(16)는 기어 연결에 의해 상기 아우터 샤프트(20)와 연결된다.
상기 체인 스프로킷(11)은 CVVT 볼트(31)에 의해 상기 로터(15), 상기 비제어 캠샤프트(2)에 결합되고 고정된다. 또한, 상기 체인 스프로킷(11)은 체인 스프로킷 볼트(18)에 의해 상기 제1 구동 기어(12)와 결합되고 고정된다. 따라서 상기 로터(15), 상기 비제어 캠샤프트(2), 및 상기 제1 구동 기어(12)는 엔진의 회전에 따라 구동된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조에서 상기 제어 캠샤프트(3)에 의해 작동되는 밸브의 개폐 타이밍이 변경되는 작동을 설명한다.
상기 스테이터(16)는 상기 CVVT 볼트(31)에 형성된 오일홀(32)을 통해 유입되는 유압에 의해 상기 로터(15)에 대하여 상대 회전한다. 따라서, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16)의 상대적인 원주 방향 위상이 변경된다.
상기 로터(15)가 상기 제1 구동 기어(12) 및 상기 제1 피동 기어(21)의 기어 연결에 의해 상기 이너 샤프트(25)와 연결됨에 따라 상기 이너 샤프트(25)와 엔진의 회전비는 변하지 않는다.
상기 아우터 샤프트(20)가 상기 제2 구동 기어(13) 및 제2 피동 기어(22)의 기어 연결에 의해 상기 스테이터(16)와 연결되고, 상기 스테이터(16)가 유압식 제어 장치에 의해 작동됨에 따라 상기 아우터 샤프트(20)의 위상이 변화되고, 상기 제어 캠샤프트(3)에 의해 작동되는 밸브의 개폐 타이밍이 변경된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트와 연속 가변 밸브 타이밍 장치의 연결구조와 비교하여 상기 제1 구동 기어(12)와 상기 제2 구동 기어(13)의 배치가 변경된다. 따라서, 상기 제1 구동 기어(12)는 상기 아우터 샤프트(20)와 함께 회전하는 상기 제2 피동 기어(22)와 연결되고, 상기 제2 구동 기어(13)는 상기 이너 샤프트(25)와 함께 회전하는 상기 제1 피동 기어(21)와 연결된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조에서 상기 제어 캠샤프트(3)에 의해 작동되는 밸브의 개폐 타이밍이 변경되는 작동을 설명한다.
상기 스테이터(16)는 상기 CVVT 볼트(31)에 형성된 오일홀(32)을 통해 유입되는 유압에 의해 상기 로터(15)에 대하여 상대 회전한다. 따라서, 상기 로터(15)와 상기 스테이터(16)의 상대적인 원주 방향 위상이 변경된다.
상기 로터(15)가 상기 제1 구동 기어(12) 및 상기 제2 피동 기어(22)의 기어 연결에 의해 상기 아우터 샤프트(20)와 연결됨에 따라 상기 아우터 샤프트(20)와 엔진의 회전비는 변하지 않는다.
상기 이너 샤프트(25)가 상기 제2 구동 기어(13) 및 상기 제1 피동 기어(21)의 기어 연결에 의해 상기 스테이터(16)와 연결되고, 상기 스테이터(16)가 유압식 제어 장치에 의해 작동됨에 따라 상기 이너 샤프트(25)의 위상이 변화되고, 상기 제어 캠샤프트(3)에 의해 작동되는 밸브의 개폐 타이밍이 변경된다.
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조는 상기 아우터 샤프트(20)의 위상을 변경시키는 방식이고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조는 상기 이너 샤프트(25)의 위상을 변경시키는 방식이다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조와 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)와 CVVT(10)의 연결구조는 모두 상기 CVVT(10)가 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)의 비제어 캠샤프트(2)에 결합된다.
이처럼 상기 제어 캠샤프트(3)가 상기 CVVT(10)와 결합되지 않는 상기 가변 밸브 타이밍 캠샤프트(1)에서 상기 비제어 캠샤프트(2)는 캠 캡(도시하지 않음) 및 상기 CVVT(10)와의 결합에 의해 엔드 플레이(end play)가 제한되고, 상기 제어 캠샤프트(3)의 아우터 샤프트(20)는 상기 캠 캡에 의해 엔드 플레이가 제한될 수 있다. 하지만, 상기 제어 캠샤프트(3)의 이너 샤프트(25)의 엔드 플레이를 제한시키기 위해서는 추가적인 구성이 요구된다. 여기서, 엔드 플레이는 축(shaft) 등이 축 방향으로 움직이는 유격을 말한다.
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조는 제한 핀(45) 및 제한 핀 홀(46)을 포함한다.
상기 아우터 샤프트(20)의 외주면에는 상기 이너 샤프트(25)의 위상 변경에 의해 위상이 변경되도록 구비된 적어도 하나 이상의 이너 캠(40)이 배치된다. 여기서, 상기 아우터 샤프트(20)의 위상 변경에 의해 위상이 변경되는 아우터 캠(48)은 상기 이너 캠(40)과는 별도로 상기 아우터 샤프트(20)에 고정된다. 또한, 상기 이너 캠(40)은 연결 핀(42)에 의해 상기 이너 샤프트(25)와 함께 회전하도록 결합된다.
상기 연결 핀(42)은 상기 이너 캠(40)에 결합되고, 상기 아우터 샤프트(20)를 반경방향으로 관통하여 상기 이너 샤프트(25)에 결합된다. 이 때, 상기 아우터 샤프트(20)에는 상기 연결 핀(42)이 관통하도록 연결 핀 홀(43)이 형성된다.
상기 연결 핀 홀(43)은 상기 아우터 샤프트(20)와 상기 이너 샤프트(25)의 상대회전이 가능하도록 원주 방향으로 일정한 길이를 갖는다. 한편, 상기 연결 핀 홀(43)의 축 방향 폭은 원활한 작동을 위하여 상기 연결 핀(42)의 직경보다 크게 형성된다. 따라서, 상기 이너 샤프트(25)의 엔드 플레이가 발생된다.
상기 제한 핀(45)은 상기 적어도 하나 이상의 이너 캠(40)이 두 개 이상 구비되는 경우에 상기 두 개 이상의 이너 캠(40) 중 하나를 상기 연결 핀(42)과 같이 장착시키는 핀이다. 또한, 상기 아우터 샤프트(20)에는 상기 제한 핀(45)이 상기 아우터 샤프트(20)를 관통하도록 관통하도록 제한 핀 홀(46)이 형성된다.
상기 이너 샤프트(25)의 엔드 플레이를 제한하도록 상기 제한 핀 홀(46)의 축 방향 폭은 상기 제한 핀(45)의 직경에 가깝게 형성된다.
도 5는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 가변 밸브 타이밍 캠샤프트의 이너 캠 결합구조는 걸림 핀(27), 걸림 홈(28), 및 걸림 핀 홀(29)을 포함한다.
상기 걸림 핀(27)은 상기 아우터 샤프트(20)를 외주면으로부터 중공까지 반경방향으로 관통하고, 상기 이너 샤프트(25)에 삽입되도록 구비된다.
상기 걸림 홈(28)은 상기 걸림 핀(27)이 삽입되도록 상기 이너 샤프트(25)에 형성된다. 또한, 상기 걸림 홈(28)은 상기 이너 샤프트(25)의 외주를 따라 형성된다.
상기 걸림 핀 홀(29)은 상기 걸림 핀(27)이 상기 아우터 샤프트(20)를 관통하도록 상기 아우터 샤프트(20)에 형성된다. 또한, 상기 걸림 핀(27)은 상기 걸림 핀 홀(29)에 고정된다. 예를 들어, 상기 걸림 핀 홀(29)의 직경은 상기 걸림 핀(27)의 직경보다 작게 형성되고, 상기 걸림 핀(27)은 상기 걸림 핀 홀(29)에 압입될 수 있다.
상기 이너 샤프트(25)의 엔드 플레이를 제한하도록 상기 걸림 홈(28)의 축 방향 폭은 상기 걸림 핀(27)의 직경에 가깝게 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 밸브 타이밍 제어의 정확성이 향상되고, 반응성 및 작동 효율이 향상될 수 있다. 또한, 진동 및 소음이 최소화되고, 내구성이 보강될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 가변 밸브 타이밍 캠샤프트
2: 비제어 캠샤프트
3: 제어 캠샤프트
10: 연속 가변 밸브 타이밍 장치
11: 스프로킷 12: 제1 구동 기어
13: 제2 구동 기어 15: 로터
16: 스테이터 17: 베인
18: 체인 스프로킷 볼트
20: 아우터 샤프트 21: 제1 피동 기어
22: 제2 피동 기어 25: 이너 샤프트
27: 걸림 핀 28: 걸림 홈
29: 걸림 핀 홀
30: 고정 핀 31: CVVT 볼트
40: 이너 캠 42: 연결 핀
43: 연결 핀 홀 45: 제한 핀
46: 제한 핀 홀 48: 아우터 캠

Claims (7)

  1. 상대 회전 가능한 로터 및 스테이터를 포함하는 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 연결되어 밸브 개폐 타이밍을 변경하도록 작동되는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트에 있어서,
    상기 연속 가변 밸브 타이밍 장치와 결합되고, 상기 로터와 함께 회전하는 제1 구동 기어 및 상기 스테이터와 함께 회전하는 제2 구동 기어가 회전 가능하게 구비되며, 원주 방향 위상의 변경 없이 엔진의 회전에 따라 회전하는 비제어 캠샤프트;
    상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 하나의 회전에 따라 회전하는 아우터 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 회전 가능하게 삽입되고 상기 제1 구동 기어 및 상기 제2 구동 기어 중 다른 하나의 회전에 따라 회전하는 이너 샤프트, 상기 아우터 샤프트에 고정되는 아우터 캠, 및 상기 이너 샤프트에 고정되는 이너 캠을 포함하며, 상기 로터와 상기 스테이터의 상대회전에 따라 상기 아우터 샤프트와 상기 이너 샤프트 사이의 원주 방향 위상이 선택적으로 변경되는 제어 캠샤프트; 및
    상기 이너 샤프트의 엔드 플레이를 제한시키는 제한 수단;
    을 포함하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 이너 캠에 결합되고, 상기 아우터 샤프트를 반경방향으로 관통하여 상기 이너 샤프트에 결합되는 제한 핀; 및
    상기 제한 핀이 관통하도록 상기 아우터 샤프트에 형성되는 제한 핀 홀;
    을 포함하되,
    상기 제한 핀 홀의 축 방향 폭은 상기 제한 핀의 직경에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이너 캠이 두 개 이상 구비되는 경우,
    상기 제한 핀은 상기 두 개 이상의 이너 캠 중 하나에 구비되고, 상기 제한 핀 홀은 상기 제한 핀이 결합되도록 하나가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제한 수단은,
    상기 아우터 샤프트를 반경방향으로 관통하고, 상기 이너 샤프트에 삽입되도록 구비되는 걸림 핀;
    상기 걸림 핀이 삽입되도록 상기 이너 샤프트의 외주를 따라 형성되는 걸림 홈; 및
    상기 걸림 핀이 상기 아우터 샤프트를 관통하도록 상기 아우터 샤프트에 형성되는 상기 걸림 핀 홀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 걸림 핀은 상기 걸림 핀 홀에 고정되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 걸림 핀 홀의 직경은 상기 걸림 핀의 직경보다 작게 형성되고, 상기 걸림 핀은 상기 걸림 핀 홀에 압입되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 걸림 홈의 축 방향 폭은 상기 걸림 핀의 직경에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 타이밍 캠샤프트.
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