KR100195993B1 - 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 성능 및 연비 향상을 위하여 흡기 및 배기 밸브등의 개폐시기를 엔진의 회전수에 따라 가변적으로 변경시키는 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치를 제공한다. 이러한 본 발명은 캠 샤프트의 일단부에 결합되어 크랭크 샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하는 풀리를 일정 각도로 회전시키는 수단을 구비하여 엔진이 필요로 하는 밸브 타이밍을 변경, 조절할 수 있도록 구성되는 바, 캠 샤프트측 풀리에 일체로 내장되는 제1치차와, 상기 제1치차와 스토퍼로 연결되며 풀리의 내부에 축을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치된 제2치차와, 상기 제2치차에 설치되며 외부로부터 가해지는 유압에 따라 전진하면서 제1치차의 경사면에 접촉하여 제1치차를 소정 각도만큼 회전시키는 유압 피스톤과, 상기 유압 피스톤과 제2치차의 동작원인 유압의 흐름을 제어하는 것으로써 제2치차 및 유압 피스톤이 순차적으로 동작하도록 제어하는 유압 회로로 구성되어 있다. 상기 유압 회로는 메인 유압 입구 및 출구를 가지며 상기 메인 유압 입구로부터 제1치차 및 제2치차 사이를 통하여 메인 유압 출구로 통하는 제1유압 라인과 유압 피스톤 구동용 제2유압 라인과 제2치차를 슬라이딩 이동시키기 위한 유압 흐름 통로인 제3유압 라인을 갖는 유압 라인과, 상기 유압 라인의 유압 입구 및 출구에 각각 회전 가능하게 설치되고 제1, 제2 및 제3유압라인과 연통하는 유압홀이 형성되어 유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 구성되어 있다.

Description

자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치

제1도는 본 발명의 장치를 개략적으로 보인 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 밸브 타이밍 조절장치의 구조 설명도.

제3도는 본 발명의 유압 회로에 사용되는 솔레노이드 밸브의 작동 원리 설명을 위한 도면.

제4도의(a)(b)(c)는 본 발명에 의한 밸브 타이밍 조절장치의 작동 원리 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캠 샤프트 2 : 풀리

3 : 제1치차 3b : 제1치차의 경사면

6 : 유압 피스톤 10 : 유압 회로

11, 12 : 유압 회로의 유압 입구 및 출구 13,14,15 : 제1, 제2, 제3유압 라인

16 : 입구부 솔레노이드 밸브 16a, 16b, 16c : 유압홀

17 : 출구부 솔레노이드 밸브 17a, 17b, 17c : 유압홀

본 발명은 엔진의 성능 및 연비 향상을 위하여 흡기 및 배기 밸브등의 개폐시기를 엔진의 회전수에 따라 가변적으로 변경시키는 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차용 4사이클 기관은 동력 행정에 필요한 혼합기를 연소실 안으로 흡입하고, 또 연소 가스를 외부로 배출하기 위해 1개의 실린더에 흡기 밸브와 배기 밸브를 설치하고 있다.

상기한 흡기 밸브와 배기 밸브는 피스턴이 1사이클을 작동하는 극히 짧은 시간에 쉽게 흡기 및 배기를 하여야 하고, 또 일정한 시기에 정확히 개폐되어야 함이 요구된다. 또한 최근에는 엔진의 성능 및 연비를 향상하고 배기 가스를 감소시키기 위하여 엔진의 회전수, 즉 아이들 상태 또는 저속, 중속 및 고속 상태 등에 따라 밸브의 개폐 시기를 적절히 조절하는 것이 요구되고 있다.

엔진의 회전수에 따라 밸브의 개폐 시기를 조절하는 장치의 한 예로 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 예가 종래에 알려지고 있다.

이와 같은 종래의 밸브 타이밍 조절장치는 예를 들어, 저속용 캠 샤프트와 고속용 캠 샤프트를 구비하고 이를 엔진의 회전수에 따라 적절하게 치환하면서 흡기 밸브 또는 배기 밸브를 구동시켜 엔진의 회전수에 다른 흡,배기 밸브의 개폐 시기를 조절함으로써 엔진의 성능 및 연비 향상을 도모하고, 또 배가 가스를 감소시키며, 또한 연료의 소모량을 줄이고 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 밸브 타이밍 조절장치는 두 개의 캠 샤프트를 사용하는 구조로써 구조가 복잡할 뿐만 아니라 밸브 개폐 시기 조절 조건이 2가지로 극히 제한되는 것으로써 만족하는 밸브 타이밍 조건을 얻을 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 구조가 간단하며, 엔진이 필요로 하는 밸브 타이밍 조건을 여러 단계로 조절하여 변경시킬 수 있도록 한 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 캠 샤프트의 일단부에 결합되어 크랭크 샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하는 풀리를 일정 각도로 회전시키는 수단을 구비하여 엔진이 필요로 하는 밸브 타이밍을 변경, 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직하게는 본 발명은, 캠 샤프트측 풀리에 일체로 내장되는 제1치차와, 상기 제1치차와 스토퍼로 연결되며 풀리의 내부에 축을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치된 제2치차와, 상기 제2치차에 설치되며 외부로부터 가해지는 유압에 따라 전진하면서 제1치차의 경사면에 접촉하여 제1치차를 소정 각도만큼 회전시키는 유압 피스톤과, 상기 유압 피스톤과 제2치차의 동작원인 유압의 흐름을 제어하는 것으로써 제2치차 및 유압 피스톤이 순차적으로 동작하도록 제어하는 유압 회로로 구성된다.

상기 유압 회로는 메인 유압 입구 및 출구를 가지며 상기 메인 유압 입구로부터 제1치차 및 제2치차 사이를 통하여 메인 유압 출구로 통하는 제1유압 라인과 유압 피스톤 구동용 제2유압 라인과 제2치차를 슬라이딩 이동시키기 위한 유압 흐름 통로인 제3유압 라인을 갖는 유압 라인과, 상기 유압 라인의 유압 입구 및 출구에 각각 회전 가능하게 설치되고 제1, 제2 및 제3유압 라인과 연통하는 유압홀이 형성되어 유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 구성된다.

이와 같은 본 발명의 밸브 타이밍 조절장치는 엔진의 유압을 이용하여 이 유압의 힘으로 캠 샤프트측의 풀리를 소정 각도만큼 회전시켜 밸브의 개폐 시기를 가변적으로 조절하는 것으로써, 구조가 간단하다는 효과 이외에도 보다 많은 밸브 개폐 시기 조절 조건을 갖는다는 효과가 있다. 따라서 엔진의 회전수에 따라 그에 적절한 밸브 개폐 시기를 조절할 수 있어 엔진의 성능 및 연비 향상을 기할 수 있음을 물론, 배기 가스의 양을 보다 줄일 수 있고, 또 연료의 소모량을 줄일 수 있다는 효과도 있다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부한 제1도는 본 발명의 장치를 개략적으로 보인 단면도 이고, 제2도는 본 발명에 의한 밸브 타이밍 조절장치의 구조 설명도 이며, 제3도는 본 발명의 유압 회로에 사용되는 솔레노이드 밸브의 작동 원리 설명을 위한 도면 이고, 제4도의 (a)(b)(c)는 본 발명에 의한 밸브 타이밍 조절장치의 작동 원리 설명도이다.

도면에서 참조 부호 1은 캠 샤프트, 2는 풀리, 3은 제1치차, 4는 제2치차, 5는 스토퍼, 6은 유압 피스톤, 10은 유압 회로이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치는 캠 샤프트(1)의 단부에 결합되어 크랭크 샤프트(도시되지 않음)의 회전력을 캠 샤프트(1)로 전달하는 풀리(2)의 내부에 한 쌍의 치차, 즉 제1치차(3)와 제2치차(4)가 설치되어 있다.

상기 제1치차(3)는 풀리(2)에 일체로 내장되어 있고, 상기 제2치차(4)는 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 결합되어 있다.

상기 제1치차(3)와 제2치차(4)는 그 하부 일측에 마련된 스토퍼(5)에 의해 연결되어 있으며, 상기 스토퍼(5)는 그 일단이 제1치차(3)의 원형홈부(3a)에 접촉되어 있고, 그 타단은 제2치차(4)의 홈부(4a)에 삽입, 설치되어 있다. 또한 상기 홈부(4a)에는 스토퍼(5)를 탄력 지지하는 스프링(7)이 개재되어 있다.

상기 유압 피스톤(6)은 제2치차(4)에 설치되어 있는 바, 후술하는 유압회로로부터 공급되는 유압의 힘에 의해 전진하면서 제1치차(3)의 경사면(3b)를 밀어 제1치차(3)를 소정 각도로 회전시키는 역할을 한다.

한편, 상기한 유압 회로(10)는 유압 피스톤(6)과 제2치차(4)의 동작원인 유압의 흐름을 제어하는 역할을 하는 바, 즉 제1치차(3)와 제2치차(4)의 사이를 소정의 틈새로 벌어지게 하는 유압을 제공하고, 또 유압 피스톤(6)의 동작원인 유압을 제공하는 역할을 하는 것으로, 이와 같은 유압 회로(10)의 상세 구성을 제2도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 유압 회로(10)는 메인 유압 입구(11) 및 출구(12)를 가지며 상기 메인 유압 입구(11)로부터 제1치차(3) 및 제2치차(4) 사이를 통하여 메인 유압 출구(12)로 통하는 제1유압 라인(13)과 유압 피스톤(6) 구동용 제2유압 라인(14)과 제2치차(4)를 슬라이딩 이동시키기 위한 유압 흐름통로인 제3유압 라인(15)을 갖는 유압 라인과, 상기 유압 라인의 유압 입구(11) 및 출구(12)에 각각 회전 가능하게 설치되고 제1, 제2 및 제3유압라인 (13)(14)(15)과 연통하는 유압홀(16a)(16b)(16c)(17a)(17b)(17c)이 형성되어 유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(16)(17)로 구성되어 있다. 상기 솔레노이드 밸브(16)(17)의 유압홀(16a)(16b)(16c)(17a)(17b)(17c)들과 제1, 제2 및 제3유압 라인(13)(14)(15)들이 선택적으로 연통되게 연결됨으로써 각각의 유압라인을 통하여 유압이 공급되어 제1치차(3)와 제2치차(4)의 틈이 벌어지고, 또 유압 피스톤(6)이 작동하는 한편, 제1치차(3)와 제2치차(4)가 결합되면서 소정의 동작이 일어나는 바, 이와 같은 본 발명의 작용을 제2, 제3도 및 제4도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 동작은 엔진의 회전수가 변함에 따라 자동으로 이루어진다.

예를 들어 저속 운전에서 고속 운전으로 엔진의 회전수가 변하게 되면, 본 발명의 장치가 동작하여 밸브의 개폐 시기를 보다 빠르게 조절하는 바, 이와 같은 동작을 위한 첫 단계는 제1치차(3)와 제2치차(4)를 소정의 틈새로 벌리는 것이다.

즉 유압 회로(10)의 입구부(11)에 있는 솔레노이드 밸브(16)의 제1유압홀(16a)과 제1유압 라인(13)이 연통되게 연결되어 이 라인을 통하여 유압이 공급됨으로써 제1치차(3)와 제2치차(4)가 소정의 틈새로 벌어지게 된다. 이때 출구부(12)에 있는 솔레노이드 밸브(17)는 그의 제1유압홀(17a)이 제3유압라인(16)과 연결되어 제2치차(4) 후단의 유압을 배출하게 된다.

상기와 같은 동작후에는 입구부의 솔레노이드 밸브(16)가 회전하여 그의 제2유압홀(16b)과 제2유압 라인(14)이 연결되어 유압 피스톤(6)이 동작하게 된다. 이와 같은 유압 피스톤(6)의 전진으로 그의 단부가 제1치차(3)의 경사면(3b)을 밀게 되어 제1치차(3)는 소정의 각도만큼 캠 샤프트(1)의 회전 방향으로 더 회전하게 된다.

이후, 입구부 솔레노이드 밸브(16)의 제3유압홀(16c)과 제3유압 라인(15)이 연결되면서 제2치차(4)의 후단으로 유압이 공급되고, 이에 따라 제2치차(4)는 초기의 상태로 이동하여 제1치차(3)와 결합하게 된다. 이 때 출구부의 솔레노이드 밸브(17)는 그의 제2, 제3유압홀(17b)(17c)이 유압 라인과 연결되면서 유압을 배출하게 된다.

이와 같은 과정으로 제4도의 (a)와 같은 상태에서 (c)와 같은 상태, 다시말하면 제1치차(3)가 소정의 각도만큼 회전된 상태로 되는 것이다. 이와 같은 결과는 풀리(2)가 크랭크 샤프트에 의한 회전보다 소정의 각도만큼 더 회전된 상태를 말하는 것으로, 이와 같은 결과에 의해 밸브의 개폐 시기가 저속에서보다 빨라지게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 밸브 타이밍 조절장치는 엔진의 유압을 이용하여 이 유압의 힘으로 캠 샤프트측의 풀리를 소정각도만큼 회전시켜 밸브의 개폐 시기를 가변적으로 조절하는 것으로써, 구조가 간단하다는 효과 이외에도 보다 많은 밸브 개폐 시기 조절 조건을 갖는다는 효과가 있다. 따라서 엔진의 회전수에 따라 그에 적절한 밸브 개폐시기를 조절할 수 있어 엔진의 성능 및 연비 향상을 기할 수 있음을 물론, 배기 가스의 양을 보다 줄일 수 있고, 또 연료의 소모량을 줄일 수 있다는 효과도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (2)

1. 캠 샤프트의 일단부에 결합되어 크랭크 샤프트의 회전력을 캠 샤프트로 전달하는 풀리를 일정 각도로 회전시켜 엔진이 필요로 하는 밸브 타이밍을 변경, 조절하는 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치로서, 상기 캠 샤프트측 풀리에 일체로 내장되는 제1치차; 상기 제1치차와 스토퍼로 연결되며 풀리의 내부에 축을 따라 슬라이딩 가능하도록 설치된 제2치차; 상기 제2치차에 설치되며 외부로부터 가해지는 유압에 따라 전진하면서 제1치차의 경사면에 접촉하여 제1치차를 소정 각도만큼 회전시키는 유압피스톤; 및 상기 유압 피스톤과 제2치차의 동작원인 유압의 흐름을 제어하는 것으로써 제2치차 및 유압 피스톤이 순차적으로 동작하도록 제어하는 유압회로로 구성되는 자동차 엔진의 밸브 타이밍 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압 회로는 메인 유압 입구 및 출구를 가지며 상기 메인 유압 입구로부터 제1치차 및 제2치차 사이를 통하여 메인 유압 출구로 통하는 제1유압 라인과 유압 피스톤 구동용 제2유압 라인과 제2치차를 슬라이딩 이동시키기 위한 유압 흐름 통로인 제3유압 라인을 갖는 유압 라인과, 상기 유압 라인의 유압 입구 및 출구에 각각 회전 가능하게 설치되고 제1, 제2 및 제3유압 라인과 연통하는 유압홀이 형성되어 유압의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브로 구성되는 자동차 엔진의 밸브타이밍 조절장치.