오일펌프를 구비한 밸런스 샤프트 모듈{BALANCE SHAFT MODULE EQUIPPED WITH OIL PUMP}
본 발명은 오일펌프를 구비한 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것으로서, 오일펌프가 일체로 구비되고 부품수가 적어서 비용이 절감된 밸런스 샤프트 모듈에 관한 것이다.
크랭크 샤프트에 가해지는 힘과 회전 때문에, 크랭크 샤프트는 정밀하게 발란싱 되어야 한다. 이와 같이, 크랭크 샤프트를 발란싱하기 위해서 크랭크 샤프트에는 밸런스 웨이트(balance weight)가 구비된다. 일반적으로 엔진에서 발생되는 진동을 흡수하기 위해서, 크랭크 샤프트의 한쪽에는 플라이휠이 설치되고, 다른쪽에는 바이브레이션 댐퍼가 설치될 수 있다. 바이브레이션 댐퍼는 플라이휠의 반대쪽에 설치되어 크랭크 샤프트의 뒤틀림을 방지한다. 밸런스 샤프트 모듈(BSM: balance shaft module)은 바이브레이션 댐퍼와 유사한 기능을 한다. 밸런스 샤프트 모듈은 대형 4기통 엔진이나 소형 6기통 엔진에 적용된다. 밸런스 샤프트 모듈은 크랭크 샤프트의 상부에 설치되기도 하고, 엔진 하부의 오일팬에 인접해서 크랭크 샤프트의 하부에 설치되기도 한다. 밸런스 샤프트 모듈은 서로 평행한 두 개의 샤프트로 구성되는데, 하나의 샤프트에는 구동 스프로켓이 구비된다. 이 구동 스프로켓은 크랭크 샤프트와 기어 또는 체인으로 연결된다. 또한, 두 개의 샤프트는 서로 헬리컬기어 등으로 연결되어 있으며, 이 헬리컬기어에 의해서 서로 반대방향으로 회전한다. 밸런스 샤프트 모듈의 두 샤프트에는 각각 밸런스 웨이트가 설치되고, 회전하면서 엔진에서 발생되는 진동을 감쇠한다. 종래에는 밸런스 샤프트 모듈과 오일펌프가 별도로 구비되어 엔진의 부품 수와 제작비용 등이 증가하는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 밸런스 샤프트 모듈의 기어가 서로 맞물리면서 소음과 진동이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은, 오일펌프가 일체로 구비된 밸런스 샤프트 모듈을 제공한다. 또한 본 발명은, 엔진의 부품 수를 줄이고 제작비용을 절감시키는 밸런스 샤프트 모듈을 제공한다. 또한 본 발명은, 기어에서 발생되는 소음과 진동이 절감된 밸런스 샤프트 모듈을 제공한다.
본 실시예에서, 오일펌프를 구비한 밸런스 샤프트 모듈은, 제1 밸런스 웨이트가 구비된 제1 밸런스 샤프트, 제2 밸런스 웨이트가 구비된 제2 밸런스 샤프트; 및 상기 제1 밸런스 샤프트 및 상기 제2 밸런스 샤프트에 의해 구동되는 오일펌프를 포함하고, 상기 오일펌프는, 상기 제1 밸런스 샤프트에 고정되는 제1 기어 및 상기 제2 밸런스 샤프트에 고정되고 상기 제1 기어와 외접하는 제2 기어를 포함한다. 또한 본 실시예에서, 상기 오일펌프는 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어를 내장하는 펌프 하우징을 더 포함하고, 상기 펌프 하우징에는 설정된 높이 이상으로 오일이 채워지는 것을 특징으로 하고, 상기 설정된 높이는, 상기 제1 기어와 상기 제2 기어가 외접하는 지점 이상의 높이로 형성된다. 또한 본 실시예에서, 상기 펌프 하우징에는 상기 설정된 높이 이하의 위치에서 상기 펌프 하우징에 연결되고 상기 설정된 높이 이상의 위치까지 연장되는 유입 파이프가 연결되고, 상기 제1 기어 및 상기 제2 기어는 같은 직경으로 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 오일펌프를 구비한 밸런스 샤프트 모듈에 의하면, 밸런스 샤프트 모듈과 오일펌프가 일체화됨으로써 엔진의 부품수가 줄어들고 조립비용이 절감된다. 또한, 기어들이 오일에 잠겨있기 때문에 마모와 고장이 미연에 방지되고 소음과 진동이 감소된다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 오일펌프를 구비한 밸런스 샤프트 모듈에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 평면도이다. 도 1을 참조하면, 밸런스 샤프트 모듈(BSM: balance shaft module)은 스프로켓(100), 제1 밸런스 샤프트(105), 제2 밸런스 샤프트(110), 제1 밸런스 웨이트(115), 제2 밸런스 웨이트(120), 제1 기어(125) 및 제2 기어(130)를 포함한다. 상기 제1 밸런스 샤프트(105)의 한쪽 단부에는 상기 스프로켓(100)이 설치되 고, 상기 스프로켓(100)은 상기 크랭크 샤프트(102)와 체인(미도시)으로 연결된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 크랭크 샤프트(102)의 회전 에너지는 체인 대신 기어(미도시)에 의해서 제1 밸런스 샤프트(105) 또는 제2 밸런스 샤프트(110)로 전달될 수 있다. 상기 제1 밸런스 샤프트(105)와 상기 제2 밸런스 샤프트(110)는 서로 평행하게 배치되고, 상기 제1 밸런스 샤프트(105)와 상기 제2 밸런스 샤프트(110)는 베어링(140, 145)에 의해서 지지된다. 그리고, 제1 밸런스 샤프트(105)의 다른 쪽(스프로켓의 반대 측)에는 제1 밸런스 웨이트(115)가 설치되고, 제2 밸런스 샤프트(110)에는 상기 제1 밸런스 웨이트(115)와 대응하여 제2 밸런스 웨이트(120)가 설치된다. 상기 스프로켓(100)에 인접해서 상기 제1 밸런스 샤프트(105)에는 제1 기어(125)가 설치되고, 상기 제1 기어(125)와 대응하여 상기 제2 밸런스 샤프트(110)에는 제2 기어(135)가 설치된다. 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)는 서로 외접한다. 따라서, 상기 제1 밸런스 샤프트(105)와 상기 제2 밸런스 샤프트(110)는 함께 회전하게 된다. 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)는 정밀하게 가공되고 기어치(미도시)가 서로 맞물려 회전한다. 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)는 헬리컬 기어 구조를 가질 수 있다. 특히 본 실시예에서는 상기 제1 기어(125)와 제2 기어(130)는 오일을 펌핑하는 기능을 수행한다. 엔진(미도시)의 일부 구성요소에는 오일이 공급되어야만 한 다. 본 실시예에서는 별도의 오일펌프가 구비되지 않고, 밸런스 샤프트 모듈이 오일펌프 기능을 수행한다. 일반적인 기어 타입 유압 펌프(gear type oil hydraulic pump)는 하나의 케이싱 내에 2개의 기어가 맞물림에 의하여 펌핑을 하여 그 구조가 간단하며, 역류방지 밸브가 필요 없다. 상기 제1 밸런스 웨이트(115)와 상기 제2 밸런스 웨이트(120)는 무게 중심이 상기 샤프트들(105, 110)의 중심선에서 벗어난다. 상기와 같은 구조에 의해서 상기 제1 밸런스 샤프트(105)와 상기 제2 밸런스 샤프트(110)가 회전할 때 상기 제1 밸런스 웨이트(115)와 상기 제2 밸런스 웨이트(120)는 엔진에서 발생되는 진동을 흡수하여 감쇠시킨다. 엔진에서 발생되는 진동을 흡수하기 위해서, 크랭크 샤프트(102)의 한쪽에는 플라이휠(미도시)이 설치되고, 다른쪽에는 바이브레이션 댐퍼(미도시)가 설치될 수 있다. 바이브레이션 댐퍼는 플라이휠의 반대쪽에 설치되어 크랭크 샤프트(102)의 뒤틀림을 방지한다. 밸런스 샤프트 모듈(BSM: balance shaft module)은 바이브레이션 댐퍼와 유사한 기능을 한다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 밸런스 샤프트 모듈은 펌프 하우징(200)을 포함한다. 상기 펌프 하우징(200) 내부에는 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 구비된다. 상기 펌프 하우징(200)의 상부에는 오일 분출구(210)가 형성되고, 하부에는 오일 유입구(205)가 형성된다. 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 회전함 에 따라서 오일은 상기 유입구(205)에서 상기 유출구(210)로 펌핑된다. 또한 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 회전할 때 상기 유입구(205)에는 진공압이 형성된다. 특히 본 실시예에서, 펌프 하우징(200) 내부에는 오일이 설정된 높이(220) 이상 채워진다. 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명하면, 오일 공급관(215)은 제1 파이프(215a), 제2 파이프(215b) 및 제3 파이프(215c)를 포함한다. 상기 제1 파이프(215a)는 상기 유입구(205)에 바로 연결되어 하부 방향으로 연장되고, 상기 제2 파이프(215b)는 상기 제1 파이프(215a)와 연결되어 수평 방향으로 연장된다. 또한 상기 제3 파이프(215c)는 상기 제2 파이프(215b)와 연결되어 상부 방향으로 연장된다. 상기 제3 파이프(215c)는 상기 설정된 높이(220) 보다 더 높이 연장된다. 따라서, 상기 오일 공급관(215)과 상기 펌프 하우징(200)에는 상기 설정된 높이(220) 이상의 오일이 채워진다. 전술한 바와 같이, 상기 펌프 하우징(200)에 오일이 상기 설정된 높이(220) 이상 오일이 채워져 있기 때문에 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)의 일부는 오일에 잠긴다. 따라서 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 회전할 때 발생되는 소음과 진동이 오일에 의해서 감소된다. 뿐만 아니라 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 오일에 의해서 항상 윤활이 되기 때문에 마모와 고장이 미연에 방지된다. 본 실시예에서, 상기 유입구(205)와 상기 유출구(210)가 상기 펌프 하우 징(200)의 측면에 설치될 수 있음은 당연하다. 그리고, 본 실시예에서, 오일의 상기 설정된 높이(220)는 상기 제1 기어(125)와 상기 제2 기어(130)가 치물림되는 부분보다 높이 설정되는 것이 바람직하다. 이상을 통해 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 평면도이다. 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 밸런스 샤프트 모듈의 단면도이다. <도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> 100: 스프로켓 102: 크랭크 샤프트 105: 제1 밸런스 샤프트 110: 제2 밸런스 샤프트 115: 제1 밸런스 웨이트 120: 제2 밸런스 웨이트 125: 제1 기어 130: 제2 기어 135: 오일펌프 200: 펌프 하우징 205: 유입구 210: 유출구 |
