KR20080110082A - 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 엔진 연소실에 혼합기와 배기가스를 유입하고 배출하는 밸브의 리프트량을 엔진의 회전속도에 따라 가변하여 밸브 개도율을 엔진의 운전 상태에 적합한 조건으로 변화시킬 수 있는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 밸브 스프링(11)을 매개로 탄력 설치된 밸브(10)와, 상기 밸브(10)의 상면에 일단이 접촉된 상태로 회전 가능하게 설치된 롤러 스윙암(20)과, 상기 롤러 스윙암(20)의 상면에 접촉되어 그 롤러 스윙암(20)을 선택적으로 회전시키도록 회전 가능하게 설치된 고정 가이드(30)와, 상기 고정 가이드(30)의 상단에 설치된 제2링크(50)와, 상기 제2링크(50)의 중앙에 일단이 연결되고 상기 고정 가이드(30)의 측면에 타단이 접촉되는 제1링크(40)와, 상기 제1링크(40)를 선택적으로 이동시키도록 제1링크(40)에 접촉되는 캠(70)과, 상기 제2링크(50)를 선택적으로 이동시키도록 제2링크(50)의 상단에 접촉되는 편심 샤프트(60)를 포함하여서 된 것이다.

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Description

차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치{Variable Valve Lifting Apparatus for Engine of Vehicle}

도 1은 종래의 가변 밸브 리프트 장치를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트 장치를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동상태를 나타낸 단면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 밸브 11 : 밸브 스프링

20 : 롤러 스윙암 30 : 고정 가이드

31 : 접촉 스프링 40 : 제1링크

50 : 제2링크 60 : 편심 샤프트

70 : 캠

본 발명은 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 엔진 연소실에 혼합기와 배기가스를 유입하고 배출하는 밸브의 리프트량을 엔진의 회전속도에 따라 가변하여 밸브 개도율을 엔진의 운전 상태에 적 합한 조건으로 변화시킬 수 있는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.

자동차 엔진에 있어서 밸브기구는 엔진의 행정에 따라 연소실에 혼합기를 공급하고 연소가스를 배출하기 위한 것으로서, 최근에는, 엔진의 회전속도와 부하에 의해 구분되는 엔진의 운전영역에 따라 밸브의 개도율이나 개폐시기를 변화시켜 혼합기 유입량과 연소가스의 배출효율을 최적화함으로써 연비나 토크, 출력 등과 같은 엔진의 성능을 향상시킬 수 있고 배출 가스의 양은 저감할 수 있는 가변 밸브 기구들이 개발되어 엔진에 적용되고 있다.

이와 같은 자동차 엔진용 가변 밸브 기구로는 밸브의 개폐시기를 가변시키는 가변 밸브 타이밍 기구, 밸브의 개도량을 가변시키는 가변 밸브 리프트 기구, 밸브의 작동각을 변화시키는 가변 밸브 작동각 기구 등이 있다.

그 중에서 가변 밸브 리프트 기구는 고속 회전 영역에서 출력을 향상시키기 위한 것으로서, 종래 가변 밸브 리프트 기구는 도 1에 도시된 바와 같이 로커 암 방식의 밸브 기구를 이용한다.

도시된 바와 같이, 종래 가변 밸브 리프트 기구는 고속용 고속캠(80)과 저속용 저속캠(81)을 서로 인접하게 설치하고 그에 대응하여 로커 암(82,83)도 캠의 수만큼 설치한 다음 이들을 유압피스톤(85)에 의해 작동하는 전환핀(84)을 사용하여 로커 암(82,83)의 작동을 스위칭함으로써 고속에서 밸브 개도율을 높여 엔진의 출력을 높이도록 구성되어 있다. 즉, 저속 영역에서는 고속용 로커 암(82)과 저속용 로커 암(83)이 간섭없이 자유롭게 회전하도록 함으로써 저속에서는 고속 회전용 로 커 암(82)이 작용하지 않게 하고, 고속회전에서는 저속용 로커 암(83)과 고속용 로커 암(82)을 구속하여 밸브가 고속캠(80)의 프로파일을 따라 작동하면서 개도율을 높임으로써 엔진의 출력을 높이도록 구성되어 있다.

한편, 가변 밸브 타이밍 기구의 경우에는 캠 샤프트의 중심각을 가변하여 밸브의 작동각이나 리프트양을 변화시키지 않고 개폐시기 만을 가변시키는 것으로서, 그 구조가 간단하면서 신뢰성이 높고 엔진의 개조가 많이 필요치 않아 밸브의 형식에 구분 없이 폭 넓은 엔진에 채용이 가능하기 때문에 현재 가장 널리 이용되고 있다. 그러나, 가변 밸브 타이밍 기구의 경우 출력성능 향상에 대해서는 채용 폭이 좁다는 단점을 가지고 있다.

따라서, 최근에는 밸브의 타이밍과 리프트량을 동시에 변화시켜 저속의 토크와 고속의 출력을 양립시킬 수 있는 가변 밸브 타이밍 리프트 기구가 개발되어 적용되고 있다.

이와 같은 종래 가변 밸브 타이밍 리프트 기구는 고속캠(80)과 저속캠(81)을 분리하고 각 캠(80,81)에 대응하는 로커 암(82,83)을 사용하는 방식을 채용하고 있는 바, 이와 같은 방식은 밸브 타이밍 가변을 동시에 구현할 수 없으므로 결국 각 캠의 프로파일에 따른 2 단계의 타이밍 가변만 가능하다는 단점이 있다.

즉, 기존 가변 밸브 타이밍 기구가 캠 샤프트의 중심각을 변화시키는 액츄에이터를 적용하여 로커 암 없이 밸브를 직접 구동하는 직동식을 채택하고 있기 때문에 상기와 같이 로커 암을 사용하는 방식에 결합 구성할 수 없으므로 가변 밸브 리프트 기구에 연속 타이밍 가변 기능을 구현하는 것이 난해하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래 가변 밸브 타이밍 기구는 밸브의 리프트량 변화나 작동각 변화가 불가능하여 출력 향상에 한계를 가질 수밖에 없다는 문제점이 있었다. 또한, 로커 암을 사용하는 가변 밸브 리프트 기구의 경우에는 연속 가변 밸브 타이밍 기구와 동시에 구현할 수 없는 바, 그 문제를 해소하기 위해서는 일반화된 직동식 엔진 구조에 상당한 설계변화가 요구된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 단순한 구조로 부품수 및 각 부품 사이의 공차를 최소화하고 접촉면에 롤러를 설치하여 마찰 손실을 방지할 수 있는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치는 밸브 스프링을 매개로 탄력 설치된 밸브와, 상기 밸브의 상면에 일단이 접촉된 상태로 회전 가능하게 설치된 롤러 스윙암과, 상기 롤러 스윙암의 상면에 접촉되어 그 롤러 스윙암을 선택적으로 회전시키도록 회전 가능하게 설치된 고정 가이드와, 상기 고정 가이드의 상단에 설치된 제2링크와, 상기 제2링크의 중앙에 일단이 연결되고 상기 고정 가이드의 측면에 타단이 접촉되는 제1링크와, 상기 제1링크를 선택적으로 이동시키도록 제1링크에 접촉되는 캠과, 상기 제2링크를 선택적으로 이동시키도록 제2링크의 상단에 접 촉되는 편심 샤프트를 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트 장치를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변 밸브 리프트 장치의 작동상태를 나타낸 단면도이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 엔진의 연소실을 선택적으로 개폐하는 밸브(10)가 마련되어 있되, 그 밸브(10)는 밸브 스프링(11)을 매개로 탄력 설치되어 있다.

한편, 상기 밸브(10)의 상면에는 롤러 스윙암(20)의 일단이 접촉되어 있고, 상기 롤러 스윙암(20)은 힌지를 기점으로 회전 가능하게 설치되어 있다.

그리고, 상기 롤러 스윙암(20)의 상측에는 고정 가이드(30)가 설치되어 있되, 상기 고정 가이드(30)는 힌지를 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있고, 고정 가이드(30)의 일측 저면은 롤러 스윙암(20)의 상면에 긴밀히 접촉되어 있다.

또한, 상기 고정 가이드(30)의 상단에는 제2링크(50)가 설치되어 있고, 상기 고정 가이드(30)와 제2링크(50)는 접촉 스프링(31)을 매개로 탄력 설치되어 있다.

상기 제2링크(50)의 중앙에는 제1링크(40)의 일단이 연결되어 있고, 상기 제1링크(40)의 타단은 고정 가이드(30)의 측면에 접촉되어 있으며, 상기 제1링크(40)는 중앙을 기점으로 절곡 형성되어 있다.

그리고, 상기 제1링크(40)의 중앙에는 그 제1링크(40)를 선택적으로 이동시키도록 캠(70)이 접촉되어 있다.

또한, 상기 제2링크(50)의 상단에는 그 제2링크(50)를 선택적으로 이동시키 도록 편심 샤프트(60)가 접촉되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 밸브가 하이 리프트 일 때 작동상태를 나타낸 것이고, 도 3은 밸브가 로우 리프트 일 때 작동상태를 나타낸 것이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 캠(70)이 회전되면, 그 캠(70)에 접촉되어 있는 제1링크(40)가 작동되고, 상기 제1링크(40)가 작동되면, 고정 가이드(30)가 회전되면서 롤러 스윙암(20)을 회전시키게 된다.

상기 롤러 스윙암(20)이 회전됨에 따라서, 그 롤러 스윙암(20)에 접촉되어 있는 밸브(10)가 상승 또는 하강하는 것으로서 밸브(10)가 하이 리프트(도면 2) 또는 로우 리르프트(도면 3) 상태로 이동되는 것이다.

한편, 상기 제1링크(40)의 상대 위치를 결정하는 제2링크(50)는 편심 샤프트(60)의 회전에 따라 위치가 결정된다.

즉, 편심 샤프트(60)가 제2링크(50)를 왼쪽으로 밀면 제2링크(50)에 구속되어 있는 제1링크(40)의 위치가 왼쪽으로 이동되고 캠(70)의 운동에 따라 제1링크(40)의 롤러가 고정 가이드(30)의 중심부에서 운동하게 되며, 이에 의해 밸브(10) 리프트가 발생된다.

또한, 편심 샤프트(60)가 제2링크(50)를 도 3과 같이 도면상 오른쪽으로 이동시키면 제1링크(40)가 고정 가이드(30) 오른쪽에서 운동하게 된다.

따라서 도 3에 나타낸 바와 같이 밸브 리프트가 작아지는 것이므로, 상기 편심 샤프트(60)의 회전량 조절에 따라 밸브 리프트의 높고 낮음이 결정되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 구조가 단순하여 부품수를 감소시킴과 동시에 각 부품의 공차를 최소화 할 수 있는 특유의 효과가 있다.

또한, 본 발명은 마찰력이 발생되는 접촉부위(고정 가이드와 제1링크)의 접촉면)에 롤러가 설치되어 마찰 손실을 최소화하게 되므로 원활한 작동성능을 얻을 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 밸브 스프링(11)을 매개로 탄력 설치된 밸브(10)와, 상기 밸브(10)의 상면에 일단이 접촉된 상태로 회전 가능하게 설치된 롤러 스윙암(20)과, 상기 롤러 스윙암(20)의 상면에 접촉되어 그 롤러 스윙암(20)을 선택적으로 회전시키도록 회전 가능하게 설치된 고정 가이드(30)와, 상기 고정 가이드(30)의 상단에 설치된 제2링크(50)와, 상기 제2링크(50)의 중앙에 일단이 연결되고 상기 고정 가이드(30)의 측면에 타단이 접촉되는 제1링크(40)와, 상기 제1링크(40)를 선택적으로 이동시키도록 제1링크(40)에 접촉되는 캠(70)과, 상기 제2링크(50)를 선택적으로 이동시키도록 제2링크(50)의 상단에 접촉되는 편심 샤프트(60)를 포함함을 특징으로 하는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1링크(40)는 중앙을 기점으로 절곡 형성됨을 특징으로 하는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 가이드(30)와 제2링크(50)는 접촉 스프링(31)을 매개로 탄력 설치됨을 특징으로 하는 차량 엔진용 가변 밸브 리프트 장치.

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