JP2019035396A - エンジンの可変バルブリフト装置 - Google Patents

エンジンの可変バルブリフト装置 Download PDF

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Abstract

【課題】可変バルブリフト装置とシリンダを非活性化させるバルブの休止制御動作を行うことができるバルブ装置を提供する。【解決手段】高速カムの回動により、回動する第１のボディと、第１のボディと連結されると、高速カムの回動によって回動し、第１のボディと分離されると、低速カムの回動によって、バルブのリフト量を調節する第２のボディと、第１のボディと第２のボディを連結又は分離するように、駆動ピンを出没動作させる駆動モジュールと、第１のボディと第２のボディの両側壁を横切って設けられる回転軸と、第１のボディを、本来の位置に戻す復元力を供する戻しバネとを含み、駆動モジュールは、エンジンの運転条件に基づき、バルブのリフト量を高速モードと低速モードの２段に可変制御し、カムシャフトに高速カムだけが設置された場合、エンジンの低速、低負荷状態で、前記第１のボディと第２のボディを分離してシリンダを非活性化させる。【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの可変バルブリフト装置に関し、より詳しくは、車両の運転条件によって、バルブのリフト量を制御するエンジンの可変バルブリフト装置に関する。
自動車エンジンに適用されるバルブ器具は、エンジンのストロークによって、燃焼室に混合機を供給して、燃焼ガスを排出する。
近年には、エンジンの運転条件、すなわち、エンジンの回転速度と負荷により区分されるエンジンの運転領域によって、バルブの開度率や開閉時期を変化させて、混合気体流入量と燃焼ガスの排出効率を最適化する可変バルブ器具が開発されて、エンジンに適用されている。
これにより、自動車エンジン用可変バルブ器具は、エンジンの燃費やトルク、出力などのようなエンジンの性能を向上することができ、排出ガスの量を低減する。
このような自動車エンジン用可変バルブ器具は、バルブの開閉時期を可変させる可変バルブタイミング器具、バルブの開度量を可変させる可変バルブリフト器具、バルブの作動角を変化させる可変バルブ作動角器具などからなる。
そのうち、可変バルブリフト器具は、中低速モードで出力及び燃費を向上させるためのものであって、ロッカーアーム(rocker arm)方式、ピボット(pivot)方式、タペット(tappet)方式、バケット(bucket)方式などに区分される。
一方、従来技術による可変バルブリフト器具は、車両の負荷によらず、吸気バルブの変位が常に一定であって、最適の効率を発揮するエンジン速度が限定的であり、低速、低負荷である場合、排気ガスの逆流によって燃焼が不安定で、車両の燃費が低下するという問題点があった。
これにより、バルブを休止するために油圧を使用したが、これは、可変バルブリフト器具の構造が複雑となって、作業性が低下するという問題点があった。
また、油圧を用いる場合、作動油の粘度が温度に敏感に反応して、作動油圧が変更されることによって、可変バルブリフト器具の誤作動が発生し、バルブリフト量の調節において、精度が低下するという問題点があった。
これらの問題点を解消するために、本出願人は、下記の特許文献１〜特許文献３など多数に、エンジンの低速、低負荷状態で一部のシリンダを非活性化させ、高速、高負荷状態で全体のシリンダを活性化させる休止制御動作、及び高速モードと低速モードの２段可変制御動作を行って、エンジンの効率を向上させるエンジンの可変バルブリフト技術を開示して登録されたことがある。
大韓民国特許登録番号第10-1736806号(2017.5.22.公告) 大韓民国特許登録番号第10-1675511号(2016.11.22.公告) 大韓民国特許登録番号第10-1716321号(2017.3.17.公告)
一方、特許文献１〜特許文献３は、第１のボディと第２のボディを連結又は分離する係止ピンを適用し、係止ピンの後側に駆動モジュールを設置して、係止モジュールを出没動作させる。
これにより、特許文献１〜特許文献３は、第１及び第２のボディの後側に設置される駆動モジュールを、シリンダヘッドに設置するための別の空間を要することによって、シリンダヘッド構造の制限性を完全に解消することに限界があった。
また、特許文献１〜特許文献３は、係止ピンと係止バネの適用により部品点数が増加し、駆動モジュールの駆動力を係止ピンに伝達して出没動作させる過程において、作動性能が低下するという問題点があった。
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、車両の運転条件によって、バルブのリフト量を制御するエンジンの可変バルブリフト装置を提供することである。
本発明の他の目的は、車両の低速、低負荷状態で、一部のシリンダを非活性化させることができるエンジンの可変バルブリフト装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、車両装着において、シリンダヘッド構造の制限性を解消し、部品点数を減少させて、製造コストを減少させ、作動性能を向上させるエンジンの可変バルブリフト装置を提供することである。
前記のような目的を達成するために、本発明によるエンジンの可変バルブリフト装置は、カムシャフトに結合された高速カムの回動により、所定の角度範囲内で回動する第１のボディと、前記第１のボディと連結又は分離され、前記第１のボディと連結されると、前記高速カムの回動によって回動し、前記第１のボディと分離されると、前記高速カムの両側にそれぞれ設けられた低速カムの回動によって回動して、バルブのリフト量を調節する第２のボディと、前記第１のボディと第２のボディを連結又は分離するように、前記第１のボディの前方に向かって、駆動ピンを出没動作させる駆動モジュールと、前記バルブの上部に設けられ、前記第１のボディが回動可能であるように、前記第１のボディと第２のボディの両側壁を横切って設けられる回転軸と、前記回転軸上に設けられ、前記高速カムによって回動した第１のボディを、本来の位置に戻す復元力を供する戻しバネとを含み、エンジンの運転条件に基づいて、バルブのリフト量を、高速モードと低速モードの２段に可変制御し、前記カムシャフトに高速カムだけが設けられた場合、エンジンの低速、低負荷状態で前記駆動ピンを動作させ、前記第１のボディと第２のボディを分離して、シリンダを非活性化させるバルブの休止制御動作を行い、前記駆動モジュールは、前記第２のボディの後端部に、全体又は前端部の一部が挿入設置されることを特徴とする。
本発明によるエンジンの可変バルブリフト装置によると、エンジンの運転条件によって、一部のシリンダを非活性化させるバルブの休止制御動作、及び高速モードと低速モードの２段可変制御動作を行うことができる。
すなわち、本発明によると、駆動モジュールの駆動ピンを用いて、第１のボディと第２のボディを選択的に連結又は分離させて、バルブの開閉動作と休止制御動作を具現することで、エンジンの低速、低負荷状態で、一部のシリンダを非活性化させることができる。
これにより、本発明によると、エンジンの低速、低負荷状態で燃料消耗量を最小化させて、エンジンの効率を向上させ、車両の燃費を極大化することができる。
また、本発明によると、従来の係止ピンと係止バネを除去し、駆動モジュールの駆動ピンを用いて、第１及び第２のボディを連結又は解除することで、バルブの動特性及び作動性能を向上させ、部品点数を減少させて、製造コストを節減することができる。
更に、本発明によると、駆動モジュールを第２のボディの後端部に挿入して設置することによって、シリンダヘッドへの装着時、装着空間を最小化することで、シリンダヘッド構造の制約を最小化することができる。
なお、本発明によると、第１のボディを本来の位置に復帰させる戻しバネを、第１のボディの内側に各々設置することによって、従来に第１のボディの下部に圧縮バネを接触して設置される場合に必要な第１のボディのヘッド加工作業を、除去することができる。
これにより、本発明によると、従来に圧縮バネの適用による第１のボディのヘッド加工作業を除去して、作業性を向上させ、エンジンの可変バルブリフト装置の構成を簡単にすることで、実車両のエンジンに容易に適用することができる。
また、本発明によると、第１のボディの回転中心になるピボットポイントをバルブ側に移動させて、重量及び慣性モーメントを減少させることによって、バルブの動特性及び作動性を向上させることができる。
更に、本発明によると、第２のボディの両側に半円筒状の押圧片を形成するか、第２のボディの両側に開口部を形成し、第１の回転軸の両端に接触面を形成して、押圧片や接触面とバルブ上端を接触させて接触面積を増大することで、バルブの動作特性を向上させることができる。
また、本発明によると、第１及び第２のボディに結合される回転軸の長さを最小化して、製品の重量を減少させ、バルブの動作特性を向上させることができる。
更に、本発明によると、同一の可変バルブリフト装置を用いて、カムの構成によって、バルブの２段制御動作と休止制御動作を具現することもできる。
なお、本発明によると、従来の直動式の代わりに、スイングアームタイプの構造で、ローラロッカーアームと第２のボディを一体に製造することによって、コスト削減を実現することができ、第２のボディの前面壁形状の変更により、剛性を補強し、係止性を容易にすることができる。
結果として、本発明によると、油圧を用いたシリンダ休止器具及び２段可変バルブリフト器具において、オイル流路加工による作業性の低下とオイル温度(粘度)の制限性を解決することができるという効果が得られる。
図１は、本発明の好適な実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の斜視図である。 図２は、図１における可変バルブリフト装置の部分分解斜視図である。 図３は、図１における可変バルブリフト装置がシリンダヘッドに設置された状態を示す拡大断面図である。 図４は、駆動モジュールと駆動ピンの分解斜視図である。 図５は、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。 図６は、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。 図７は、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の斜視図である。 図８は、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。 図９は、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。 図１０は、本発明の第３実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の分解斜視図。
以下、本発明の好適な実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置を、添付の図面を参照して詳しく説明する。
本発明によるエンジンの可変バルブリフト装置は、車両の運転条件によって、シリンダを活性化又は非活性化(Cylinder Deactivation)させる休止制御動作と、バルブのリフト量を高速と低速の２段に制御する２段可変制御動作とが行えるように構成される。
本明細書は、バルブの休止制御動作を具現する構成を第１実施例で説明し、第１実施例の構成を基に、バルブを２段可変制御する構成を第２実施例で説明する。
このために、エンジンのカムシャフトには、バルブの休止制御動作を具現する場合、１つのカムが設置され、バルブの２段可変制御動作を具現する場合は、高速カムと、高速カムの両側にそれぞれ低速カムが設置されることに留意されるべきである。
実施例１
図１は、本発明の好適な実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の斜視図であり、図２は、図１における可変バルブリフト装置の部分分解斜視図である。
また、図３は、図１における可変バルブリフト装置が、シリンダヘッドに設置された状態を示す拡大断面図である。
以下では、‘左側'、‘右側'、‘前方'、‘後方'、‘上方'、及び‘下方'のような方向を指示する用語は、各図面に示された状態を基準に、それぞれの方向を指示することと定義する。
本発明の好適な実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、図１及び図２に示すように、カムシャフト１０に結合されたカム１１の回動によって、所定の角度範囲内で回動する第１のボディ２０と、第１のボディ２０の連結可否に基づき、バルブ１４を開閉するか、閉状態に維持する第２のボディ３０と、第１のボディ２０と第２のボディ３０とを連結又は分離するように、第１のボディ２０の前方に向かって、駆動ピン４０を出没動作させる駆動モジュール５０とを含む。
エンジンの可変バルブリフト装置は、図３に示すように、エンジンの各シリンダに対応する個数に設けられ、シリンダヘッド６０の上部に、所定の設定角度だけ傾斜して設置される。
このように、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、第１のボディ２０が回動する回転軸２１上に設けられ、カム１１により回動した第１のボディ２０を、本来の位置に戻すように復元力を供する戻しバネ１５をさらに含む。
戻しバネ１５は、中央部が前方に向かって突設するトーションバネとして設けられることができる。
例えば、戻しバネ１５の中央部は、後述する第２のボディ３０の前面壁３１に形成された挿入孔３１１に挿入されて、上下流動が不可に支持されるように、前方に突設され、戻しバネ１５の両端は、各々後述する第１のボディ２０の両側壁に形成される支持鍔２６に支持される。
このように、本発明は、第１のボディを本来の位置に復帰させる戻しバネを、第１のボディの回転軸上に設けることによって、従来、第１のボディの下部に圧縮バネを接触して設ける場合に必要であった第１のボディのヘッド加工作業を、不要にすることができる。
これにより、本発明は、従来に圧縮バネの適用による第１のボディのヘッド加工作業を除去して作業性を向上させ、エンジンの可変バルブリフト装置の構成を簡単にすることで、実車両のエンジンに容易に適用することができる。
第１のボディ２０は、上部からみると、前方が開口し、断面が略‘Ｕ'字状になるように、両側壁と後面壁を設けることができる。
そして、第１のボディ２０の内部には、カム１１との接触時における摩擦を最小化するために、カム１１の回転で回転する回転ローラ２２が設けられる。
第１のボディ２０の両側壁の前端には各々、回転軸２１が結合される結合孔２３が形成され、第１のボディ２０の両側壁の中央部には各々、回転ローラ２２のローラ軸２４が設けられる設置孔２５が形成される。
回転軸２１は、第１のボディ２０の両側壁と第２のボディ３０の両側壁を横切って貫通結合され、回転軸２１の中央部の外周面には、戻しバネ１５が設けられる。
これにより、第１のボディ２０は、回転軸２１を中心に回転することができる。
ローラ軸２４は、第１のボディ２０の両側壁に形成される一対の設置孔２５を横切って貫通結合され、ローラ軸２４と回転ローラ２２の間には、回転ローラ２２がスムーズ回転できるように、軸受けが設けられる。
このようなローラ軸２４は、後述する第２のボディ３０の一対の外側壁３３間の距離に対応する長さに延在形成されるか、図２に示すようにに、多数個に分割して形成されることができる。
一方、第１のボディ２０の両側壁の内面には各々、戻しバネ１５の両端を支持する支持鍔２６が形成される。
そして、第１のボディ２０の後面壁には、駆動ピン４０の前進動作時に、カム１１の回転によって、第１及び第２のボディ２０、３０が一体に回動するように、駆動ピン４０が係止する係止鍔２７が形成される。
第２のボディ３０は、第１のボディ２０の前面と両側面に配置されるように、上部からみると、後面が開口し、略‘Ｕ'字状になるように、前面壁３１と両側壁を設けることができる。
第２のボディ３０の両側壁は各々、内側壁３２と外側壁３３からなる。
第２のボディ３０の前面壁３１の両側には各々、内側壁３２と外側壁３３の間に、バルブ１４の上端と接触して、バルブ１４を昇降動作させるように押圧する押圧片３４が形成される。
押圧片３４は、カム１１の回転動作により、第２のボディ３０が回転動作する過程で、バルブ１４の上端をスムーズに押圧するように、断面が下方に膨らむ半円筒状に形成される。
これにより、押圧片３４は、第２のボディ３０の回動によって、バルブ１４の上端を下方に押圧して昇降動作させることで、バルブ１４を開閉動作することができる。
そこで、本発明は、第２のボディの両側に半円筒状の押圧片を形成し、押圧片とバルブの上端を接触して、接触面積を増大することで、バルブの動作特性を向上させることができる。
第２のボディ３０の後端部は、ピボット支持器具１６によって支持される。
本実施例において、ピボット支持器具１６は、油圧を用いて、バルブ１４の間隙を自動に調節する油圧式のラッシュアジャスタ(Hydraulic Lash Adjuster)として設けられる。
例えば、前記油圧式のラッシュアジャスタは、内部に常時オイルが供給された状態で、オイルの圧力変化で伸縮動作して、バルブ１４の間隔を細かく調節することができる。
すなわち、油圧式のラッシュアジャスタは、オイルの圧力が所定の設定圧力よりも低いと、内部に設けられたチェックバルブが閉状態を維持することによって、収縮状態を維持する。
一方、油圧式のラッシュアジャスタは、オイルの圧力が所定の設定圧力以上になると、内部のチェックバルブが開動作して、オイルの移動経路が開放されることで伸張動作して、第２のボディ３０の後端を上方に移動させて、バルブ１４の間隔を調節する。
このために、第２のボディ３０の一対の内側壁３２の外側には各々、ピボット支持器具１６の上端に接触して支持される支持プレート３５が形成される。
これにより、第２のボディ３０は、ピボット支持器具１６を中心に回動することができる。
一方、第２のボディ３０の後端部には、駆動ピン４０が前方に向かって摺動可能に設けられる設置部３６が設けられ、設置部３６の中央部には、前後方向に沿って、移動空間３７が形成される。
このような設置部３６は、第２のボディ３０の一対の内側壁３２の後端部の間に設けられる。
そして、第２のボディ３０の両側には各々、エンジンの低速、低負荷状態で、後述する図７に示す第２実施例において、低速カム１３と接触して回動する第１及び第２のローラ３８、３９が設けられる。
このために、第２のボディ３０の両側の外側壁３３は各々、内側壁３２の長さに対応する長さで延在形成され、各外側壁３３と内側壁の間には各々、開口部３４と支持プレート３５が形成される。
そこで、第１及び第２のローラ３８、３９は各々、第２のボディ３０の両側の内側壁３２と外側壁３３に貫通結合されるローラ軸２４に回転自在に設けられる。
また、第１及び第２のローラ３８、３９の中央部には各々、軸受けが設けられ、第１及び第２のローラ３８、３９の両側には各々、第１及び第２のローラ３８、３９の回転動作において、前記軸受けの離脱を防止するために、円板リング状に形成される二対のローラブッシュ３８１、３８２、３９１、３９２が設けられる。
駆動ピン４０は、駆動モジュール５０で発生する磁場によって、前後方向に移動することができる。
ここで、駆動ピン４０は、断面が略円状や楕円状の円柱に形成され、前進移動時、第１のボディ２０の係止鍔２７に係止されるボディ部４１と、ボディ部４１の直径よりも小径に形成され、後述する駆動モジュール５０のスリーブ５６の内部空間に設けられたプランジャーに結合される結合部４２とを含む。
駆動モジュール５０は、エンジンの動作を制御する電子制御ユニット(図示せず)の制御信号によって、駆動ピン４０を前後方向に移動させる機能を働く。
例えば、図４は、駆動モジュールと駆動ピンの分解斜視図である。
駆動モジュール５０は、図２乃至図４に示すように、内部に空間が形成され、後面が開口した略円筒状に形成されるケーシング５１と、ケーシング５１の後面に結合される結合部材５２と、ケーシング５１内に設置され、外周面にコイル５４が巻き取られ、内部にコア５５が設置されるボビン５３と、ケーシング５１の前端部に結合され、内部に駆動ピン４０が前後方向に移動可能に設置されるスリーブ５６と、スリーブ５６の内部に前後方向に移動可能に設置されるプランジャー５７とを含むソレノイドとして設けられる。
このような駆動モジュール５０は、第２のボディ３０の後端部に、全体又は先端部の一部が挿入して設置されることができる。
このために、第２のボディ３０の後端部には、駆動モジュール５０が挿入される挿入空間３０１が形成される。
このように、本発明は、駆動モジュールを、第２のボディの後端部に挿入して設置することによって、シリンダヘッドへの装着時、装着空間を最小化することで、シリンダヘッド構造の制約を最小化することができる。
プランジャー５７は、コイル５４で形成される磁場によって、前後方向に移動して、先端部に結合された駆動ピン４０を、前後方向に移動させる機能を働く。
プランジャー５７とコア５４の間には、磁場が除去されると、駆動ピン４０を前方に移動させる復元力を提供するバネ５８が設置される。
このために、コア５４は、ボビン５３と結合部材５２の後端に結合され、コア５５の前面には、バネ５８の後端部を挿入して支持する第１の支持溝が形成される。
そして、プランジャー５７の後面には、バネ５８の前端部を挿入して支持する第２の支持溝が形成され、プランジャー５７の前面には、駆動ピン４０の結合部４２が結合される結合溝が形成される。
スリーブ５６は、内部にプランジャー５７が移動する空間が形成されるように、略円筒状に形成される円筒部５６１と、円筒部５６１の前端に設けられるフランジ部５６２とを含む。
フランジ部５６２は、後面がケーシング５１の前面に接触して設置され、円筒部５６１の内側の先端には、プランジャー５７の前方離脱を防止し、駆動ピン４０の前後移動をガイドするストッパ５６３が設けられる。
このように構成される駆動モジュール５０は、前記制御信号によって電源が供給されると、駆動ピン４０が内部に巻き取られたコイル５４で磁場を発生させ、駆動ピン４０を後方に移動させる。このように、駆動ピン４０が後方に移動することによって、第１のボディ２０と第２のボディ３０の連結が解除される。
そして、駆動モジュール５０は、前記制御信号によって電源が切れると、内部で発生した磁場が除去されることにより、駆動ピン４０は、バネ５８の復元力で前方に移動して、本来の位置に復帰することができる。このように、駆動ピン４０が前方に移動することにより、第１のボディ２０と第２のボディ３０が連結される。
すなわち、本発明は、従来の係止ピンと係止バネを除去し、駆動モジュールの駆動ピンを出没動作させて、第１のボディと第２のボディを連結又は解除することができる。
このように、本発明は、駆動ピンを用いて、第１及び第２のボディを連結又は分離することによって、従来に係止ピンを適用する場合に比べて、作動性能を向上させることができる。
また、本発明は、駆動モジュールを、第２のボディの後端部に挿入して設置することにより、シリンダヘッドへの装着時、装着空間を最小化することで、シリンダヘッド構造の制約を最小化することができる。
一方、本実施例では、駆動モジュールがソレノイドとして設けられることと説明したが、本発明は、必ずこれに限定されるものではなく、ソレノイドだけでなく、モータのように電源供給によって駆動される様々な形態の作動ユニットを適用するように変更されることに留意されるべきである。
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の作動方法を、詳しく説明する。
図５及び図６は、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。
図５には、エンジンの可変バルブリフト装置において、カムの回動によってバルブを開閉動作させる動作状態が示されており、図６には、バルブを休止制御する動作状態が示されている。
本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、カム１１の回動によって、バルブ１４を開閉動作させる場合、図５に示しているように、駆動ピン４０を前方に移動させる。
すると、駆動ピン４０は、先端部が第２のボディ３０の設置部３６を貫通して前方に突出して、第１のボディ２０の後面壁に形成された係止鍔２７に係止することによって、第１のボディ２０と第２のボディ３０を連結する。
これにより、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、カム１１の回動によって、第１及び第２のボディ２０、３０が所定の角度範囲で回動しながら、バルブ１４を昇降動作させて開閉することができる。
ここで、回転軸２１に設けられた戻しバネ１５の中央部は、第２のボディ３０の前面壁３１に形成された挿入孔３１１に挿入した状態で、上下方向に流動しないように支持され、戻しバネ１５の両端は、第１のボディ２０の両側壁にそれぞれ形成された支持鍔２６に支持された状態である。
これにより、戻しバネ１５は、第１のボディ２０に復元力を供して、カム１１によって回動した第１及び第２のボディ２０、３０を、本来の位置に復帰させることができる。
一方、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置において、一部のシリンダを非活性化させるために、バルブ１４の休止制御動作を具現する場合は、電子制御ユニットの制御信号によって、駆動モジュール５０に電源を与える。
すると、駆動ピン４０は、図６に示すように、駆動モジュール５０で発生する磁場によって、駆動モジュール５０のバネ５８を弾性変形させながら、後方に移動する。
このように、駆動ピン４０が後方に移動しながら、第２のボディ３０の設置部３６内に収容されることによって、第１のボディ２０と第２のボディ３０が分離される。
すると、第２のボディ３０の前端部と後端部は各々、バルブ１４の上端と、ピボット支持器具１６の上端に接触した状態で固定される。
そこで、本発明の第１実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、カム１１が回動しても、バルブ１４の上端が接触した第２のボディ３０が固定された状態であるので、バルブ１４の休止制御動作を具現することができる。
このように、本発明は、駆動モジュールの駆動ピンを用いて、第１のボディと第２のボディを選択的に連結又は分離させて、バルブの開閉動作と休止制御動作を具現することで、エンジンの低速、低負荷状態で、一部のシリンダを非活性化させることができる。
これにより、本発明は、エンジンの低速、低負荷状態で燃料消耗量を最小化させて、エンジンの効率を向上させ、車両の燃費を極大化することができる。
そして、本発明は、従来の係止ピンと係止バネを除去し、駆動モジュールの駆動ピンを用いて、第１及び第２のボディを連結又は解除することで、バルブの動特性及び作動性能を向上させ、部品点数を減少させて、製造コストを節減することができる。
また、本発明は、駆動モジュールを第２のボディの後端部に挿入して設置することによって、シリンダヘッドへの装着時、装着空間を最小化することで、シリンダヘッド構造の制約を最小化することができる。
一方、前記の第１実施例においては、バルブの休止制御動作を行うことと説明したが、本発明は、必ずこれに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、カムの構成だけを変更し、同一構成のエンジンの可変バルブリフト装置を用いて、カムの構成によって、バルブの休止制御動作と共に、２段制御動作を具現することができる。
実施例２
次に、図７を参照して、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の構成を詳細に説明する。
図７は、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の斜視図である。
本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、図７に示すように、前記第１実施例の構成と同様であり、但し、エンジンの運転条件によって、バルブのリフト量を高速又は低速モードで２段可変制御するために、一部の構成が追加される。
すなわち、カムシャフト１０には、エンジンの高速、高負荷状態で、バルブ１４のリフト量を最大に制御するための高速カム１２と、エンジンの低速、低負荷状態で、バルブ１４のリフト量を最小に制御するための低速カム１３とが設けられる。
高速カム１２は、第１の実施例のカム１１に対応する形状に製作される。
低速カム１３は、第２のボディ３０の両側に各々接触するように一対で設けられ、高速カム１２の両側に各々設置される。
このような低速カム１３は、高速カム１２の最大直径に比べて、小さい最大直径を有するように製造される。
ここで、ローラ軸２４に結合された回転ローラ２２は、高速カム１２と接触して設置され、第１及び第２のローラ３８、３９は各々、一対の低速カム１３に接触して設置される。
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の作動方法を詳細に説明する。
図８及び図９は、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態を示す動作状態図である。
図8には、エンジンの高速、高負荷状態で、高速モードに動作するエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態が示されており、図９には、エンジンの低速、低負荷状態で、低速モードに動作するエンジンの可変バルブリフト装置の動作状態が示されている。
本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、エンジンの高速、高負荷状態のとき、図８に示すように、電子制御ユニットの制御信号を用いて、駆動モジュール５０に与えられた電源を遮断し、バネ５８の復元力を用いて、プランジャー５７及び駆動ピン４０を前方に移動させる。
すると、駆動ピン４０は、先端部が第２のボディ３０の設置部３６を貫通し、前方に突出して、第１のボディ２０の後面壁に形成された係止鍔２７に係止することによって、第１のボディ２０と第２のボディ３０を連結する。
ここで、第１のボディ２０は、カムシャフト１０に設けられた高速カム１２と接触して、第２のボディ３０と共に回動する。
これによって、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、高速カム１２の回動によって、第１及び第２のボディ２０、３０が所定の角度範囲で回動しながら、バルブ１４を昇降動作させて開閉することができる。
ここで、高速カム１２によるバルブ１４のリフト量(Ｈ)は、低速カム１３によるバルブ１４のリフト量(ｈ)(図９参照)よりも大きくなることによって、エンジンのシリンダに供給される空気の流量が増加する。
これに対して、本発明の第２実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、エンジンの低速、低負荷状態のとき、図９に示すように、電子制御ユニットの制御信号によって駆動モジュール５０を駆動して、駆動ピン４０を後方に移動させる。そこで、駆動ピン４０は、第２のボディ３０の設置部３６内に収容された状態を維持して、第１のボディ２０と第２のボディ３０を分離する。
ここで、第２のボディ３０に設けられた第１及び第２のローラ３８、３９は、カムシャフト１０に設けられた一対の低速カム１３と接触して回動する。
すると、第２のボディ３０は、低速カム１３の回動によって、ピボット支持器具１６を中心に回動して、バルブ１４を開閉する。
ここで、低速カム１３によるバルブ１４のリフト量(ｈ)は、高速カム１２によるバルブ１４のリフト量(Ｈ)(図８参照)より小さくなることによって、エンジンのシリンダに供給される空気の流量が減少する。
このように、本発明は、駆動モジュールの駆動ピンを用いて、第１のボディと第２のボディを連結又は分離して、高速カム又は低速カムの回動によって、バルブのリフト量を、高速モードと低速モードの２段に制御することができる。
上述したように、本発明は、カムの構成だけを変更し、同一構成の可変バルブリフト装置を用い、カムの構成によって、バルブの２段制御動作と共に、休止制御動作を具現することもできる。
一方、前記の実施例では、第２のボディの両側に半円筒状の押圧片を形成し、押圧片とバルブの上端を接触させて接触面積を増大し、バルブの動作ｘｍｒ性を向上させることができる。
しかし、本発明は、必ずこれに限定されるものではない。
実施例３
図１０は、本発明の第３実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置の分解斜視図である。
本発明の第３実施例によるエンジンの可変バルブリフト装置は、図１０に示すように、前記の第１及び第２実施例の構成と同様であり、但し、第２のボディの前面壁３１の両側には各々、内側壁３２と外側壁３３の間に回転軸２１の下端とバルブ２１の上端が接触するように、開口部３４１が形成される。
これにより、回転軸２１は、第２のボディ３０の回動によって、バルブ１４の上端を下方に押圧して昇降動作させることで、バルブ１４を開閉動作させる。
このために、回転軸２１は、第２のボディ３０の両側の外側壁３３にそれぞれ結合可能であるように、長く延在形成される。
そして、回転軸２１の両端部の下面には、バルブ１４の上端との接触面積を増加するために、平面形状に加工された接触面２１１が形成される。
すなわち、円筒状の回転軸２１を用いて、バルブ１４を押圧する場合、回転軸２１とバルブ１４の上端が互いに線接触することによって、接触面積が小さくなり、バルブ１４の動作特性が低下する。
よって、本発明は、円筒状の回転軸の両端の下面に接触面を形成し、回転軸とバルブ上端を面接触させて接触面積を増大することで、バルブの動作特性を向上させる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例によって具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、様々に変更可能であることは、言うまでもない。
本発明は、エンジンの運転条件によって、一部のシリンダを非活性化させるバルブの休止制御動作、及び高速モードと低速モードの２段可変制御動作を行うエンジンの可変バルブリフト装置の技術に適用される。
１０: カムシャフト
１１: カム
１２: 高速カム
１３: 低速カム
１４: バルブ
１５: 戻しバネ
１６: ピボット支持器具
２０: 第１のボディ
２１: 回転軸
２１１: 接触面
２２: 回転ローラ
２３: 結合孔
２４: ローラ軸
２５: 設置孔
２６: 支持鍔
２７: 係止鍔
３０: 第２のボディ
３０１: 挿入空間
３１: 前面壁
３１１: 挿入孔
３２: 内側壁
３３: 外側壁
３４: 押圧片
３４１: 開口部
３５: 支持プレート
３６: 設置部
３７: 移動空間
３８、３９: 第１、第２のローラ
３８１、３８２、３９１、３９２: ローラブッシュ
４０: 駆動ピン
４１: ボディ部
４２: 結合部
５０: 駆動モジュール
５１: ケーシング
５２: 結合部材
５３: ボビン
５４: コイル
５５: コア
５６: スリーブ
５６１: 円筒部
５６２: フランジ部
５６３: ストッパ
５７: プランジャー
５８: バネ
６０: シリンダヘッド

Claims (5)

  1. カムシャフトに結合された高速カムの回動により、所定の角度範囲内で回動する第１のボディと、
    前記第１のボディと連結又は分離され、前記第１のボディと連結されると、前記高速カムの回動によって回動し、前記第１のボディと分離されると、前記高速カムの両側にそれぞれ設けられた低速カムの回動によって回動して、バルブのリフト量を調節する第２のボディと、
    前記第１のボディと第２のボディを連結又は分離するように、前記第１のボディの前方に向かって、駆動ピンを出没動作させる駆動モジュールと、
    前記バルブの上部に設けられ、前記第１のボディが回動可能であるように、前記第１のボディと第２のボディの両側壁を横切って設けられる回転軸と、
    前記回転軸上に設けられ、前記高速カムによって回動した第１のボディを、本来の位置に戻す復元力を供する戻しバネとを含み、エンジンの運転条件に基づいて、バルブのリフト量を、高速モードと低速モードの２段に可変制御し、
    前記カムシャフトに高速カムだけが設けられた場合、エンジンの低速、低負荷状態で前記駆動ピンを動作させ、前記第１のボディと第２のボディを分離して、シリンダを非活性化させるバルブの休止制御動作を行い、
    前記駆動モジュールは、前記第２のボディの後端部に、全体又は前端部の一部が挿入設置されることを特徴とするエンジンの可変バルブリフト装置。
  2. 前記第２のボディは、前記第１のボディの前面と両側面に配置されるように、前面と両側に各々設けられる前面壁、内側壁、及び外側壁と、
    前記内側壁と外側壁の後端部の間に設けられ、ピボット支持器具の上端に接触して支持される支持プレートとを含み、
    前記戻しバネの中央部は、前記第２のボディの前面壁に形成された挿入孔に挿入して支持されるように突設され、
    前記戻しバネの両端は、前記第１のボディの両側壁に形成された支持鍔に支持され、
    前記内側壁と外側壁の間には、前記バルブの上端を押圧する押圧片が形成され、
    前記押圧片は、断面が下方に向かって膨らむ半円筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変バルブリフト装置。
  3. 前記第２のボディは、前記第１のボディの前面と両側面に配置されるように、前面と両側に各々設けられる前面壁、内側壁、及び外側壁と、
    前記内側壁と外側壁の後端部の間に設けられ、ピボット支持器具の上端に接触して支持される支持プレートとを含み、
    前記戻しバネの中央部は、前記第２のボディの前面壁に形成された挿入孔に挿入して支持されるように突設され、
    前記戻しバネの両端は、前記第１のボディの両側壁に形成された支持鍔に支持され、
    前記内側壁と外側壁の間には、前記回転軸の両端の下面が、バルブの上端が接触されるように開口部が形成され、
    前記回転軸の両端の下面には各々、バルブの上端と面接触する接触面が形成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの可変バルブリフト装置。
  4. 前記駆動モジュールは、内部に空間が形成され、後面が開口した略円筒状に形成されるケーシングと、
    前記ケーシングの後面に結合される結合部材と、
    前記ケーシング内に設けられ、外周面にコイルが巻取られ、内部にコアが設けられるボビンと、
    前記ケーシングの前端部に結合され、内部に前記駆動ピンが前後方向に移動可能に設けられるスリーブと、
    前記スリーブの内部に、前後方向に移動可能に設けられ、前記駆動ピンと結合されるプランジャーとを含み、
    前記プランジャーとコアの間には、前記コイルで形成された磁場が除去されると、前記駆動ピンを前方に移動させる復元力を供するバネが設けられ、
    前記第２のボディの後端部には、前記駆動モジュールが挿入される挿入空間が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの可変バルブリフト装置。
  5. 前記第２のボディの各内側壁と外側壁の間には、前記低速カムとの接触における摩擦を減少させるように、前記低速カムによって回転する第１及び第２ローラが各々設けられ、
    前記第１のボディには、前記高速カムとの接触における摩擦を減少させるように、前記高速カムにより回転する回転ローラが設けられ、
    前記第１のボディの後端部には、前記駆動ピンの前進動作において、前記高速カムの回転で、前記第１及び第２のボディが一体に回転するように、前記駆動ピンが係止する係止鍔が形成され、
    前記第２のボディには、前記駆動ピンが摺動可能に貫設される設置部が設けられ、
    前記設置部には、前記駆動ピンが移動する移動空間が形成されることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの可変バルブリフト装置。
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