KR101484235B1

KR101484235B1 - 가변 밸브 리프트 장치

Info

Publication number: KR101484235B1
Application number: KR20130157574A
Authority: KR
Inventors: 김상윤
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-01-16
Also published as: CN104712392A; US9181827B2; CN104712392B; US20150167512A1

Abstract

본 발명은 하나의 캠으로 밸브 리프트의 변경이 가능한 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는, 흡기밸브 또는 배기밸브의 리프트를 적어도 2단 이상으로 변경하도록 하는 가변 밸브 리프트 장치로서, 캠의 회전에 따라 레버운동 하도록 일정한 길이로 형성되며, 일단에 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브가 연결되는 레버 바디; 상기 레버 바디의 길이방향을 따라 왕복운동 가능하게 구비되는 피스톤; 상기 피스톤이 내부에서 왕복운동 하도록 상기 피스톤을 수용하고, 상기 레버 바디에 장착되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 상기 실린더의 내면과 상기 피스톤의 일단 사이에 형성되는 공간인 유압 챔버; 상기 피스톤과 일체로 움직이도록 구비되는 작동부; 상기 작동부와 힌지 연결되는 힌지부;상기 힌지부와 회전 가능하게 연결되고, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 상기 레버 바디의 길이방향을 따라 이동되는 롤러; 상기 롤러의 회전 중심이며, 상기 힌지부 및 상기 롤러를 관통하도록 구비되고, 상기 롤러와 함께 이동되는 회전축; 상기 회전축이 삽입되도록 레버 바디에 형성되고, 상기 회전축의 이동을 가이드하는 가이드 홀; 상기 피스톤을 상기 레버 바디의 타단 방향으로 작동시키도록 상기 유압 챔버에 유압을 공급하는 유압 공급부; 및 상기 유압 챔버에 공급되는 유압이 해제되면, 상기 피스톤을 원위치로 리턴시키는 스프링; 을 포함할 수 있다.

Description

가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT APPRATUS}

본 발명은 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 캠으로 밸브 리프트의 변경이 가능한 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관(internal combustion engine)은 연소실(combustion chamber)에 받아들인 연료와 공기를 연소시킴으로써 동력을 형성한다. 여기서, 공기를 흡입할 때에는 캠 샤프트(camshaft)의 구동에 의해 흡기밸브(intake valves)를 작동시키고, 흡기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에 흡입된다. 또한, 공기를 배출할 때에는 캠 샤프트의 구동에 의해 배기밸브(exhaust valve)를 작동시키고 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출된다.

한편, 최적의 흡기밸브 또는 배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 개폐 시기를 제어하게 된다. 이와 같이, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸브가 엔진의 회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다. 이러한 가변 밸브 리프트 장치의 예로는 캠 샤프트에 서로 다른 리프트로 밸브를 구동시키는 복수개의 캠이 구비되고, 상황에 따라 밸브를 구동시키는 캠이 선택되도록 작동되는 장치가 있다.

하지만, 캠 샤프트에 복수개의 캠이 구비되는 경우, 흡기밸브 또는 배기밸브를 작동시키기 위한 캠을 선택적으로 변경하기 위한 구성이 복잡해지고 구성요소들 간의 간섭이 발생될 수 있다. 한편, 구성요소들 간의 간섭이 방지되도록 복수개의 캠을 각각 독립적으로 작동시키는 경우, 각각의 캠마다 작동을 위한 구성요소가 요구됨으로써 원가가 상승될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 캠으로 밸브 리프트의 변경이 가능한 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.

또한, 구성이 단순하고, 캠과의 마찰에 의한 동력 손실을 최소화할 수 있는 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는, 흡기밸브 또는 배기밸브의 리프트를 적어도 2단 이상으로 변경하도록 하는 가변 밸브 리프트 장치로서, 캠의 회전에 따라 레버운동 하도록 일정한 길이로 형성되며, 일단에 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브가 연결되는 레버 바디; 상기 레버 바디의 길이방향을 따라 왕복운동 가능하게 구비되는 피스톤; 상기 피스톤이 내부에서 왕복운동 하도록 상기 피스톤을 수용하고, 상기 레버 바디에 장착되는 실린더; 상기 실린더의 내부에서 상기 실린더의 내면과 상기 피스톤의 일단 사이에 형성되는 공간인 유압 챔버; 상기 피스톤과 일체로 움직이도록 구비되는 작동부; 상기 작동부와 힌지 연결되는 힌지부;상기 힌지부와 회전 가능하게 연결되고, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 상기 레버 바디의 길이방향을 따라 이동되는 롤러; 상기 롤러의 회전 중심이며, 상기 힌지부 및 상기 롤러를 관통하도록 구비되고, 상기 롤러와 함께 이동되는 회전축; 상기 회전축이 삽입되도록 레버 바디에 형성되고, 상기 회전축의 이동을 가이드하는 가이드 홀; 상기 피스톤을 상기 레버 바디의 타단 방향으로 작동시키도록 상기 유압 챔버에 유압을 공급하는 유압 공급부; 및 상기 유압 챔버에 공급되는 유압이 해제되면, 상기 피스톤을 원위치로 리턴시키는 스프링; 을 포함할 수 있다.

상기 가이드 홀은 호 형상으로 형성되며, 상기 가이드 홀의 호 형상의 원심은 상기 캠의 회전 중심과 동심일 수 있다.

상기 피스톤이 작동되면, 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브의 하이 리프트가 구현될 수 있다.

상기 피스톤이 리턴되면, 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브의 로우 리프트가 구현될 수 있다.

상기 실린더는, 상기 유압 공급부와 연결되고, 상기 유압 챔버에 유압이 공급되도록 형성되는 공급 홀; 상기 유압 챔버에 공급되어 상기 피스톤을 작동시키도록 사용된 유압이 상기 유압 챔버의 외부로 드레인되도록 형성되는 드레인 홀; 및 상기 유압 챔버의 유압이 과도하게 상승되어 상기 피스톤이 지나치게 이동되는 것을 방지하도록 형성되는 과압 방지 홀; 을 포함할 수 있다.

상기 피스톤을 작동시키도록 사용된 유압은 상기 피스톤이 리턴되면서 상기 드레인 홀을 통해 드레인될 수 있다.

상기 과압 방지 홀은 상기 피스톤이 원위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 피스톤이 유압에 의해 지나치게 이동되기 전에 상기 유압 챔버의 유압이 외부로 배출되도록 개방될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 캠과 구름 접촉되는 롤러의 이동에 따라 밸브 리프트가 변경됨으로써, 캠과의 마찰에 의한 동력 손실이 최소화 될 수 있다.

또한, 피스톤이 유압으로 작동되고, 피스톤과 함께 움직이는 작동부가 롤러와 힌지 연결됨으로써, 구성이 간단해짐과 동시에 원가가 절감될 수 있다.

나아가, 부품수가 적고 단순한 구성을 가짐으로써, 중량이 절감되고 내구력이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 측단면도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트를 구현하도록 작동되는 작동도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 로우 리프트를 구현하도록 작동되는 작동도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 밸브의 하이 리프트와 로우 리프트를 가시적으로 비교한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는 레버 바디(10), 힌지부(20), 롤러(22), 회전축(24), 힌지축(26), 작동부(30), 피스톤(32), 실린더(40), 유압 챔버(42), 및 스프링(34)을 포함한다.

상기 레버 바디(10)는 캠 샤프트(도시하지 않음)의 회전력을 전달받아 레버운동 하며, 밸브(60)를 개폐시키도록 작동된다(도 3 참조). 또한, 상기 캠 샤프트에는 상기 캠 샤프트의 회전운동을 상기 레버 바디(10)의 레버운동으로 변환시키도록 캠(50)이 형성되거나 구비된다(도 3 참조). 여기서, 상기 밸브(60)는 엔진의 흡기밸브 또는 배기밸브이다. 나아가, 상기 레버 바디(10)의 내측에는 상기 레버 바디(10)가 수직방향으로 관통된 공간이 형성된다. 즉, 상기 레버 바디(10)는 레버운동 하도록 일정한 길이를 가지며, 상기 레버 바디(10)의 내측 공간이 형성되도록 일정한 폭 및 두께를 갖는다. 한편, 상기 레버 바디(10)의 일단에는 상기 밸브(60)가 연결되고, 타단에는 레버운동의 회전축이 구비된다.

이어지는 설명에서 상기 레버 바디(10)에 구비되는 구성요소들의 일단 및 타단은 상기 레버 바디(10)의 일단 및 타단과 각각 동일한 방향의 일부분을 의미한다.

상기 힌지부(20)는 상기 레버 바디(10)의 내측 공간에 배치된다. 또한, 상기 힌지부(20)는 일단이 폐쇄되고. 타단이 개구된 'U'자 형상으로 형성된다.

상기 롤러(22)는 상기 힌지부(20)의 'U'자 형상 내측에 배치된다. 또한, 상기 롤러(22)는 상기 힌지부(20)와 회전 가능하게 연결된다. 나아가, 상기 롤러(22)는 상기 캠 샤프트의 회전운동을 상기 레버 바디(10)의 레버운동으로 변환시키도록 상기 캠(50)과 구름 접촉된다(도 3 참조).

상기 회전축(24)은 상기 롤러(22)의 회전 중심이 되는 원통형상의 축이다. 또한, 상기 회전축(24)은 상기 레버 바디(10), 상기 힌지부(20), 및 상기 롤러(22)를 상기 레버 바디(10)의 폭 방향으로 관통하도록 배치되고, 상기 회전축(24)에 의해 상기 힌지부(20)와 상기 롤러(22)는 회전 가능하게 연결된다.

상기 힌지축(26)은 상기 힌지부(20)의 타단에 구비된다. 또한, 상기 힌지축(26)은 상기 힌지부(20)의 개구된 타단을 상기 레버 바디(10)의 폭 방향으로 관통하도록 배치되는 원통형상의 축이다.

상기 작동부(30)는 상기 레버 바디(10)의 타단에서 상기 레버 바디(10)의 길이방향을 따라 왕복운동 가능하게 구비된다. 또한, 상기 작동부(30)의 일단은 상기 힌지부(20)의 타단과 연결된다. 나아가, 상기 힌지축(26)이 상기 힌지부(20)의 타단 및 상기 작동부(30)의 일단을 상기 레버 바디(10)의 폭 방향으로 관통하도록 배치됨으로써, 상기 힌지부(20)의 타단은 상기 작동부(30)의 일단에 힌지(hinge) 연결된다. 한편, 상기 작동부(30)의 일단은 상기 힌지축(26)에 의해 관통되도록 상기 힌지부(20)의 'U'자 형상 내측에 삽입되어 배치될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 작동부(30)의 내측에는 공간이 형성된다. 한편, 상기 작동부(30)의 내측 공간은 상기 작동부(30)가 수직방향으로 관통된 공간일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

상기 피스톤(32)은 상기 작동부(30)의 내측 공간에서 상기 작동부(30)의 일단 측에 접촉되어 배치된다. 또한, 상기 피스톤(32)은 상기 작동부(30)와 일체로 움직인다. 즉, 상기 피스톤(32)은 상기 작동부(30)와 함께 상기 레버 바디(10)의 길이방향을 따라 왕복운동 가능하게 구비된다.

상기 실린더(40)는 상기 레버 바디(10)의 타단에 장착되고, 상기 피스톤(32)을 수용하도록 형성된다. 즉, 상기 피스톤(32)은 상기 실린더(40)에 왕복 운동 가능하게 삽입된다. 또한, 상기 실린더(40)는 상기 작동부(30)의 내측 공간에 배치된다. 나아가, 상기 실린더(40)는 일단이 폐쇄되고, 타단이 개구된 형상으로 형성된다. 더 나아가, 상기 피스톤(32)의 일단은 상기 실린더(40)의 개구된 타단을 통하여 삽입되고, 상기 피스톤(32)의 타단은 상기 피스톤(32)의 왕복운동에 따라 상기 실린더(40)의 개구된 타단을 출입한다.

상기 유압 챔버(42)는 상기 피스톤(32)의 일단과 상기 실린더(40)의 내면 사이에 형성된 공간이다. 또한, 상기 유압 챔버(42)에 유압이 설정압력 이상으로 공급되면, 상기 피스톤(32)은 상기 유압 챔버(42)에 형성된 유압에 의해 타단 방향으로 밀린다.

상기 스프링(34)은 상기 작동부(30)의 내측 공간에 배치된다. 또한, 상기 스프링(34)은 상기 실린더(40)의 일단과 상기 작동부(30)의 내면의 사이에 개재된다. 나아가, 상기 스프링(34)은 상기 실린더(40)의 일단과 상기 작동부(30)의 내면을 양방향으로 밀도록 형성된다. 이 때, 상기 실린더(40)는 상기 레버 바디(10)의 타단에 고정되어 있으므로 상기 스프링(34)은 상기 작동부(30)를 일단 방향으로 민다. 따라서, 상기 유압 챔버(42)에 유압이 설정압력 미만으로 공급되면, 상기 작동부(30)가 상기 스프링(34)에 의해 상기 피스톤(32)과 함께 일단 방향으로 이동된다. 즉, 상기 스프링(34)에 의해 상기 피스톤(32)은 원위치로 리턴(return)된다.

한편, 상기 스프링(34)에 의해 밀리는 상기 작동부(30)의 내면에는 상기 스프링(34)의 일단이 장착되도록 상기 작동부(30)의 내면으로부터 돌출된 작동부 돌기(38)가 형성된다. 또한, 상기 스프링(34)에 의해 밀리는 상기 실린더(40)의 일단에는 상기 스프링(34)의 타단이 장착되도록 상기 실린더(40)의 일단으로부터 돌출된 실린더 돌기(44)가 형성된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 측단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레버 바디(10)에는 가이드 홀(12)이 형성된다.

상기 가이드 홀(12)은 상기 회전축(24)이 삽입되도록 형성된다. 즉, 상기 회전축(24)은 상기 가이드 홀(12)을 통하여 상기 레버 바디(10)를 폭 방향으로 관통한다. 한편, 상기 피스톤(32)과 상기 작동부(30)의 왕복운동에 따라 상기 작동부(30)와 힌지 연결된 힌지부(20) 및 상기 힌지부(20)와 회전 가능하게 연결된 롤러(22)는 상기 레버 바디(10)의 일단 방향 또는 타단 방향으로 이동된다. 또한, 상기 가이드 홀(12)은 상기 롤러(22)의 중심인 회전축(24)의 이동을 가이드한다. 나아가, 상기 가이드 홀(12)은 상기 캠(50)의 회전 중심(C)을 원심(C)으로 하는 호(arc) 형상으로 형성되고, 상기 회전축(24)은 상기 가이드 홀(12)의 호 형상을 따라 이동된다. 더 나아가, 상기 회전축(24)이 호 형상으로 이동됨에 따라 상기 회전축(24)에 회전 가능하게 연결된 힌지부(20)는 상기 힌지축(26)을 중심으로 힌지 운동한다. 예를 들어, 상기 회전축(24)이 상기 레버 바디(10)의 길이방향을 따라 직선으로 이동된다면, 상기 힌지부(20)는 힌지 운동되지 않으며 상기 힌지부(20)와 상기 작동부(30)의 힌지 연결이 필요치 않을 수 있다.

상기 캠(50)은 일단이 타단에 비하여 상대적으로 더 돌출되도록 단면의 외주면이 계란형(oval shape)으로 형성된 일반적인 캠(cam) 형상으로 형성된다. 통상적으로, 상기 캠(50)의 일단은 로브(lobe)라하고 타단은 베이스(base)라 한다.

상기 캠(50)의 베이스는 상기 캠(50)의 외주 중 반경이 일정한 호 형상을 갖는 상기 캠(50)의 기초 원(base circle)이다. 여기서, 상기 베이스의 호 형상은 상기 캠(50)의 회전 중심(C)을 원심(C)으로 하는 호 형상이다. 또한, 상기 캠(50)의 로브는 상기 캠(50)의 외주 중 상기 밸브(60)가 상기 캠(50)의 회전에 의해 열리기 시작하여 완전히 닫힐 때까지 상기 롤러(22)를 밀고 있는 부분이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치는 공급 홀(45), 드레인 홀(46), 과압 방지 홀(48), 유압 공급부(70), 및 안착 홈(49)을 더 포함한다.

상기 공급 홀(45)은 상기 유압 챔버(42)에 유압이 공급되도록 상기 실린더(40)에 형성된 홀(hole)이다.

상기 드레인 홀(46)은 상기 유압 챔버(42)에 공급되어 상기 피스톤(32)을 작동시키도록 사용된 유압이 상기 유압 챔버(42)의 외부로 드레인(drain)되도록 상기 실린더(40)에 형성된 홀이다. 또한, 상기 유압 챔버(42)의 유압은 상기 피스톤(32)이 상기 실린더(40)에 삽입되는 방향으로 이동될 때, 상기 드레인 홀(46)을 통하여 드레인된다. 한편, 상기 유압 챔버(42)의 유압 중 일부는 상기 공급 홀(45)을 통하여 자연적으로 서서히 상기 유압 챔버(42)의 외부로 배출될 수 있다. 나아가, 상기 드레인 홀(46)이 형성됨에 따라 상기 피스톤(32)이 원위치로 이동되는 리턴 반응성이 향상될 수 있다.

상기 과압 방지 홀(48)은 상기 유압 챔버(42)의 유압이 과도하게 상승되어 상기 피스톤(32)이 지나치게 이동되는 것이 방지되도록 상기 실린더(40)에 형성된 홀이다. 즉, 상기 과압 방지 홀(48)은 상기 유압 챔버(42)의 과도한 유압 상승으로 상기 작동부(30), 스프링(34), 및 피스톤(32)이 서로 연결된 부분이 파손되는 것을 방지한다. 또한, 상기 과압 방지 홀(48)은 상기 피스톤(32)이 원위치에 있을 때에는 상기 피스톤(32)에 의해 폐쇄되고, 상기 피스톤(32)이 작동되면서 개방된다. 나아가, 상기 과압 방지 홀(48)은 상기 피스톤(32)이 유압에 의해 지나치게 이동되기 전에 상기 유압 챔버(42)의 유압이 상기 유압 챔버(42)의 외부로 배출되도록 개방된다.

상기 유압 공급부(70)는 상기 공급 홀(45)을 통하여 상기 유압 챔버(42)에 유압을 공급하는 장치이다. 또한, 상기 유압 공급부(70)는 유압을 공급하여 가변 밸브 리프트 장치를 작동시키는 통상의 하이드롤릭 래시 어저스터(hydraulic lash adjuster, HLA)일 수 있다. 여기서, 하이드롤릭 래시 어저스터는 가변 밸브 리프트 장치가 작동되도록 유압을 공급함과 동시에 밸브 리프터가 항상 캠에 밀착하여 움직이도록 하는 장치로서, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 안착 홈(49)은 상기 유압 공급부(70)가 안착되도록 상기 실린더(40) 또는 상기 레버 바디(10)에 형성된 홈이다. 또한, 상기 안착 홈(49)은 상기 공급 홀(45)과 연통된다. 따라서, 상기 안착 홈(49)에 안착된 상기 유압 공급부(70)는 상기 공급 홀(45)과 연결된다.

이하, 도 4내지 도 8을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동을 설명한다.

도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 하이 리프트를 구현하도록 작동되는 작동도이다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유압 공급부(70)로부터 상기 유압 챔버(42)에 유압이 공급되면, 상기 피스톤(32)은 상기 레버 바디(10)의 타단 방향으로 이동되도록 작동된다. 또한, 상기 피스톤(32)은 상기 작동부(30)와 함께 이동되고, 상기 힌지부(20)에 의해 상기 작동부(30)와 연결된 상기 롤러(22)는 상기 가이드 홀(12)을 따라 상기 레버 바디(10)의 타단 방향으로 이동된다.

상기 롤러(22)가 상기 레버 바디(10)의 타단 방향으로 이동된 상태에서 상기 레버 바디(10)가 레버운동 하면, 상기 밸브(60)의 하이 리프트가 구현된다.

상기 레버 바디(10)의 타단에 구비된 레버운동의 회전축이 일정한 상태에서 상기 롤러(22)가 상기 레버 바디(10)의 타단 방향으로 이동되면, 상기 캠(50)의 로브에 의해 상기 롤러(22)가 밀림에 따라 하강하는 상기 레버 바디(10)의 일단은 상기 롤러(22)가 이동되기 전보다 큰 폭으로 하강한다. 따라서, 상기 레버 바디(10)의 일단에 연결된 밸브(60)의 하이 리프트가 구현된다.

도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치가 로우 리프트를 구현하도록 작동되는 작동도이다.

도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 유압 공급부(70)로부터 상기 유압 챔버(42)에 공급되는 유압이 해제되면, 상기 피스톤(32)은 상기 레버 바디(10)의 일단 방향으로 이동되고, 원위치로 리턴된다. 또한, 상기 피스톤(32)은 상기 작동부(30)와 함께 이동되고, 상기 힌지부(20)에 의해 상기 작동부(30)와 연결된 상기 롤러(22)는 상기 가이드 홀(12)을 따라 상기 레버 바디(10)의 일단 방향으로 이동된다.

상기 롤러(22)가 상기 레버 바디(10)의 일단 방향으로 이동된 상태에서 상기 레버 바디(10)가 레버운동 하면, 상기 밸브(60)의 로우 리프트가 구현된다.

상기 레버 바디(10)의 타단에 구비된 레버운동의 회전축이 일정한 상태에서 상기 롤러(22)가 상기 레버 바디(10)의 일단 방향으로 이동되면, 상기 캠(50)의 로브에 의해 상기 롤러(22)가 밀림에 따라 하강하는 상기 레버 바디(10)의 일단은 상기 롤러(22)가 타단 방향으로 이동된 상태보다 작은 폭으로 하강한다. 따라서, 상기 레버 바디(10)의 일단에 연결된 밸브(60)의 로우 리프트가 구현된다.

한편, 상기 캠(50)의 베이스 및 상기 가이드 홀(12)이 상기 캠(50)의 회전 중심(C)을 동심(C)으로 하는 호 형상으로 형성됨에 따라 상기 롤러(22)가 상기 캠(50)의 베이스와 구름 접촉되는 동안 상기 롤러(22)가 이동될 경우, 상기 레버 바디(10)는 상기 롤러(22)의 이동에 의해 레버운동 하지 않는다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 밸브의 하이 리프트와 로우 리프트를 가시적으로 비교한 도면이다.

도 8에는 상기 가이드 홀(12)의 호 형상, 상기 롤러(22)의 외주면, 및 상기 캠(50) 로브의 외곽선이 점선으로 도시되고, 상기 밸브(60)의 하이 리프트와 로우 리프트를 가시적으로 비교하기 위한 가상선들이 1점 쇄선으로 도시되었다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 홀(12)의 호 형상을 이등분하면서 상기 캠(50)의 회전 중심(C)을 지나는 이등분 선(Y)과 상기 캠(50)의 회전 중심(C)으로부터 상기 밸브(60)의 로우 리프트가 수행되기 전에 상기 캠(50) 베이스에 접촉된 상기 롤러(22)의 중심(C1)까지 연결한 선 사이의 끼인각(a)은 상기 이등분 선(Y)과 상기 캠(50)의 회전 중심(C)으로부터 상기 밸브(60)의 하이 리프트가 수행되기 전에 상기 캠(50) 베이스에 접촉된 상기 롤러(22)의 중심(C2)까지 연결한 선 사이의 끼인각(a)과 동일하다.

상기 중심이 C1에 위치된 롤러(22)가 상기 캠(50) 로브에 의해 밀림에 따라 상기 밸브(60)의 로우 리프트가 수행되면, 상기 롤러(22)는 외주면이 상기 캠(50) 베이스의 회전 궤도(R1)에 접촉된 지점으로부터 외주면이 상기 캠(50) 로브 끝 단의 회전 궤도(R2)에 접촉된 지점까지 하강된다. 이 때, 상기 롤러(22)는 상기 레버 바디(10)의 레버운동 회전축(P)을 중심으로 원운동한다.

상기 레버 바디(10)의 레버운동 회전축(P)과 상기 밸브(60)의 로우 리프트를 구현하면서 상기 롤러(22)의 외주면이 상기 캠(50) 로브 끝 단의 회전 궤도(R2)에 접촉되는 지점까지 하강된 롤러(22)의 중심(C3)을 연결한 선의 연장선 상에 상기 밸브(60)의 로우 리프트를 구현하도록 하강된 상기 레버 바디(10)의 일단(L1)이 위치된다.

상기 중심이 C2에 위치된 롤러(22)가 상기 캠(50) 로브에 의해 밀림에 따라 상기 밸브(60)의 하이 리프트가 수행되면, 상기 롤러(22)는 외주면이 상기 캠(50) 베이스의 회전 궤도(R1)에 접촉된 지점으로부터 외주면이 상기 캠(50) 로브 끝 단의 회전 궤도(R2)에 접촉된 지점까지 하강된다. 이 때, 상기 롤러(22)는 상기 레버 바디(10)의 레버운동 회전축(P)을 중심으로 원운동한다.

상기 레버 바디(10)의 레버운동 회전축(P)과 상기 밸브(60)의 하이 리프트를 구현하면서 상기 롤러(22)의 외주면이 상기 캠(50) 로브 끝 단의 회전 궤도(R2)에 접촉되는 지점까지 하강된 롤러(22)의 중심(C4)을 연결한 선의 연장선 상에 상기 밸브(60)의 하이 리프트를 구현하도록 하강된 상기 레버 바디(10)의 일단(L2)이 위치된다.

상기 이등분 선(Y)과 직교하는 기준선(X)으로부터 상기 밸브(60)의 로우 리프트를 구현하도록 하강된 상기 레버 바디(10)의 일단(L1)까지 거리는 상기 밸브(60)의 하이 리프트를 구현하도록 하강된 상기 레버 바디(10)의 일단(L2)까지 거리보다 작다. 도 8에는 상기 P, C3, 및 L1을 지나는 선과 상기 기준선(X) 사이의 끼인각(b1)이 상기 P, C4, 및 L2를 지나는 선과 상기 기준선(X) 사이의 끼인각(b2)보다 작은 것이 도시되었다.

본 명세서에는 상기 밸브(60)의 하이 리프트 또는 로우 리프트를 구현하도록 2단으로 작동되는 가변 밸브 리프트 장치를 설명하였지만 이에 한정되지 않는다. 다시 말해, 당업자의 설계에 따라 본 발명의 실시예에 따른 가변 밸브 리프트 장치에 오일 컨트롤 밸브와 같이 상기 유압 챔버(42)에 공급되는 유압의 세기를 다양하게 조절하는 장치가 적용되면, 상기 밸브(60)의 리프트를 3단 이상의 다단으로 변경하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 캠(50)과 구름 접촉되는 롤러(22)의 이동에 따라 밸브 리프트가 변경됨으로써, 캠(50)과의 마찰에 의한 동력 손실이 최소화 될 수 있다. 또한, 피스톤(32)이 유압으로 작동되고, 피스톤(32)과 함께 움직이는 작동부(30)가 롤러(22)와 힌지 연결됨으로써, 구성이 간단해짐과 동시에 원가가 절감될 수 있다. 나아가, 부품수가 적고 단순한 구성을 가짐으로써, 중량이 절감되고 내구력이 향상될 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.

10: 레버 바디 12: 가이드 홀
20: 힌지부 22: 롤러
24: 회전축 26: 힌지축
30: 작동부 32: 피스톤
34: 스프링 36: 연결부
38: 작동부 돌기 40: 실린더
42: 유압 챔버 44: 실린더 돌기
45: 공급 홀 46: 드레인 홀
48: 과압 방지 홀 49: 안착 홈
50: 캠 60: 밸브
70: 유압 공급부

Claims

흡기밸브 또는 배기밸브의 리프트를 적어도 2단 이상으로 변경하도록 하는 가변 밸브 리프트 장치에 있어서,
캠의 회전에 따라 레버운동 하도록 일정한 길이로 형성되며, 일단에 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브가 연결되는 레버 바디;
상기 레버 바디의 길이방향을 따라 왕복운동 가능하게 구비되는 피스톤;
상기 피스톤이 내부에서 왕복운동 하도록 상기 피스톤을 수용하고, 상기 레버 바디에 장착되는 실린더;
상기 실린더의 내부에서 상기 실린더의 내면과 상기 피스톤의 일단 사이에 형성되는 공간인 유압 챔버;
상기 피스톤과 일체로 움직이도록 구비되는 작동부;
상기 작동부와 힌지 연결되는 힌지부;상기 힌지부와 회전 가능하게 연결되고, 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 상기 레버 바디의 길이방향을 따라 이동되는 롤러;
상기 롤러의 회전 중심이며, 상기 힌지부 및 상기 롤러를 관통하도록 구비되고, 상기 롤러와 함께 이동되는 회전축;
상기 회전축이 삽입되도록 레버 바디에 형성되고, 상기 회전축의 이동을 가이드하는 가이드 홀;
상기 피스톤을 상기 레버 바디의 타단 방향으로 작동시키도록 상기 유압 챔버에 유압을 공급하는 유압 공급부; 및
상기 유압 챔버에 공급되는 유압이 해제되면, 상기 피스톤을 원위치로 리턴시키는 스프링;
을 포함하는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드 홀은 호 형상으로 형성되며, 상기 가이드 홀의 호 형상의 원심은 상기 캠의 회전 중심과 동심인 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 피스톤이 작동되면, 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브의 하이 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 피스톤이 리턴되면, 상기 흡기밸브 또는 상기 배기밸브의 로우 리프트가 구현되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제1항에 있어서,
상기 실린더는,
상기 유압 공급부와 연결되고, 상기 유압 챔버에 유압이 공급되도록 형성되는 공급 홀;
상기 유압 챔버에 공급되어 상기 피스톤을 작동시키도록 사용된 유압이 상기 유압 챔버의 외부로 드레인되도록 형성되는 드레인 홀; 및
상기 유압 챔버의 유압이 과도하게 상승되어 상기 피스톤이 지나치게 이동되는 것을 방지하도록 형성되는 과압 방지 홀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제5항에 있어서,
상기 피스톤을 작동시키도록 사용된 유압은 상기 피스톤이 리턴되면서 상기 드레인 홀을 통해 드레인되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.
제5항에 있어서,
상기 과압 방지 홀은 상기 피스톤이 원위치에 있을 때에는 상기 피스톤에 의해 폐쇄되고, 상기 피스톤이 유압에 의해 지나치게 이동되기 전에 상기 유압 챔버의 유압이 외부로 배출되도록 개방되는 것을 특징으로 하는 가변 밸브 리프트 장치.