KR100230054B1 - 유압식 밸브 리프터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밸브 리프터(VALVE LIFTER)에 관한 것으로, 특히 캠의 기구학적 불변 양정을 작게 가변하여 밸브 양정을 이루므로써 가변 밸브 타이밍 및 엔진 성능과 배기 가스의 배출 향상을 이룰 수 있게 한 유압식 밸브 리프터다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 피스톤을 포함하는 플런저가 안내되게 삽입되어 외부 오일 저장조를 형성한 태핏 하우징과, 상기 피스톤은 플런저에 누출 틈을 가지게 내삽하되 상부가 개구되고 하부의 구멍 저부에는 플런저 스프링으로 지지되는 밸브 캡의 안쪽에 볼 밸브 스프링으로 지지되는 볼이 상기 피스톤의 저부 구멍을 개폐하게 구성된 것에 있어서, 태핏 하우징의 내 저면에 오일 이송 요부를 가공하지 않고, 태핏 하우징 내주벽과 피스톤의 개구 상단의 둘레 사이에 격벽을 형성함과 동시에 피스톤의 개구를 다이아프렘으로 격리시킨 오일 챔버를 구비하며, 태핏 하우징의 상부 둘레에 상기 오일 챔버와 통하는 구멍을 형성한 오일 이송홈을 가지며, 다이아프렘으로 격리된 피스톤 내부의 내부 오일 저장조에는 상기 다이아프렘의 저면 중앙에 고정되어, 구멍의 저면에서 막음 되는 볼의 상면에 이르는 로드를 구비해서 된 것을 특징으로 한다.

Description

유압식 밸브 리프터

본 발명은 자동차용 엔진에서 캠 축의 회전운동을 변진운동으로 변환시킴으로써 엔진의 밸브를 개폐하는 유압식 밸브 리프터(VALVE LIFTER)에 관한 것으로, 특히 캠의 기구학적 불변 양정을 작게 가변하여 밸브 양정을 이루므로 써 가변 밸브 타이밍 및 엔진 성능과 배기 가스의 배출 향상을 이룰 수 있게 한 유압식 밸브 리프터에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 흡 배기 밸브를 개폐하는 동작은 실린더의 동력 행정에서 얻어진 피스톤의 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 외부로 출력시키는 크랭크샤프트로부터 회전력을 전달받는 캠 축이 엔진의 흡 배기 밸브를 개폐시킨다.

이때 캠의 회전운동을 밸브의 왕복운동으로 변환시키기 위한 밸브 리프터를 갖는다.

이러한 밸브 리프터는 기계식과 유압식이 있는데, 본 발명에서는 유압식 밸브 리프터에 관한 것으로, 종래의 유압식 밸브 리프터를 첨부된 도면에 따라 설명하기로 한다.

먼저 그 구성을 설명하면, 실린더 헤드(100)의 안내 구멍(110)으로 삽입 설치되는 버킷 형태의 태핏 하우징(10)은 외부 둘레에 오일 이송홈(11)을 가지며 이 홈 소정 위치에 내부로 오일을 유입시킬 구멍(12)을 갖는다. 그리고 태핏 하우징의 내부에는 안내 하우징(13H)을 갖는 깔대기형 격벽(13)이 형성되어, 이 깔대기형 격벽에 삽입 설치되는 피스톤(20)을 포함하는 플런저(30)가 상기 태핏 하우징(10)의 내부에서 외부 오일 저장조(A)를 형성하고, 상기 피스톤(20) 대응 위치의 태핏 하우징(10) 저면에는 오일 이송 요부(14)가 형성된다.

그리고 상기 피스톤(20)은 컵형 플런저(30)에 누출 틈(t)을 가지게 내삽되고, 피스톤(20)은 상부가 개구되어 내부 오일 저장조(B)를 가지고, 그 하부에 구멍(21)을 가지며, 그 저부로부터 플런저 스프링(31)으로 지지되는 밸브 캡(32)과 이 밸브 캡(32) 안쪽에 볼 밸브 스프링(33)으로 지지되는 볼(34)이 상기 피스톤(20)의 저부 구멍(21)을 개폐하게 구성되어 역방향 흐름을 차단하며, 이 피스톤(20)과 플런저(30)가 이루는 고압 챔버(C)를 가진다.

한편 상기 플런저(30)의 저면에는 엔진 밸브 스프링(210)으로 지지되는 밸브 스템(200)이 접하도록 설치된다.

상기와 같은 종래의 유압식 밸브 리프터의 동작을 설명하면 다음과 같다.

만약 태핏 하우징(10)과 캠(300)사이에 간극이 있다면 플런저 스프링(31)은 캠(300)과 밸브 스템(200) 사이의 간극이 제거 될 때까지 피스톤(20) 및 플런저(30)를 따로 밀어낸다. 도 1은 밸브가 닫힌 조정단계로써 엔진의 오일이 실린더 헤드(100)의 오일 갤러리(120)와 태핏 하우징(10)의 오일 이송 홈(11)과 구멍(12)을 통해 외부 오일 저장조(A)로 모이고, 이 오일은 오일 이송 요부(14)를 통해 내부 오일 저장조(B)에 모이고, 이 오일은 밸브 구동에서 접촉이 다시 한 번 이루어질 때까지 고압 챔버(C)내로 유입된다.

이때 저장조(B) 내의 압력이 고압 챔버(C) 내의 오일 압력과 스프링(33)의 탄성력의 합보다 높으므로 볼(34)을 밀어내고, 내부 오일 저장조(B)로부터 고압 챔버(C)에 흐름을 주는 과정이 기본 사이클 단계동안 발생한다.

이후 도 2에서와 같이 캠 상승 단계에서는 태핏 하우징(10)은 엔진 밸브 스프링(210)의 힘 및 관성력에 의해 부하 된다.

즉 피스톤(20) 및 플런저(30)는 힘을 전달할 수 있는 장치를 형성하고, 따라서 캠(300)의 상승을 밸브 스탬(200)으로 전환시킨다.

이 단계에서는 첵 밸브가 폐쇄된 상태에서 고압 챔버(C)로 부터의 오일이 누출 틈(t)을 통해 유출되는데, 이는 1회전 동안에 피스톤(20)과 플런저(30) 사이의 거리를 몇 마이크로미터 정도 감소시킨다. 이 감소의 마지막 단계에서 발생되는 소량의 간극은 즉시 다음의 기본 사이클 단계에서 다시 보상된다.

이러한 작용을 반복하면서 기계적 열 적으로 야기된 간극의 변화를 항상 0으로 보정되게 한다.

이러한 종래의 유압식 리프터는 밸브 간극의 조정이 필요치 않으며, 충격을 흡수하기 때문에 밸브기구의 내구성 향상 및 조용한 작동을 이루는 장점이 있으나 밸브의 개폐 타이밍을 조정할 필요가 있는 경우에는 대비하지 못하는 한계를 가지고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 태핏 하우징에 별도의 오일 회로를 갖게 하여 유압식 밸브 리프터에서 그 장착 길이가 서로 다른 복수의 밸브 장착 길이를 가지므로 써 가변 밸브 타이밍과, 가변 밸브 양정(Lift)을 제공하여 엔진 성능의 개선 및 흡기에 있어서 스월 발생 시스템을 제공 할 수 있게 한 유압식 밸브 리프터를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외부 둘레에 구멍을 갖는 오일 이송홈을 가지며 내부에는 안내 하우징을 갖는 깔대기형 격벽이 형성되어, 피스톤을 포함하는 플런저가 안내되게 삽입되어 외부 오일 저장조를 형성하고, 상기 피스톤 대응 위치의 저면에는 오일 이송 요부가 형성된 태핏 하우징과, 상기 피스톤은 컵형 플런저에 누출 틈을 가지게 내삽하되 상부가 개구되어 내부 오일 저장조를 가지되 하부에 구멍을 가지며, 그 저부에는 플런저 스프링으로 지지되는 밸브 캡의 안쪽에 볼 밸브 스프링으로 지지되는 볼이 상기 피스톤의 하부 구멍을 개폐하게 구성되는 고압 챔버를 형성해서된 유압식 밸브 리프터에 있어서, 태핏 하우징의 내 저면에 오일 이송 요부를 가공하지 않고, 태핏 하우징 내주벽과 피스톤의 개구 상단의 둘레 사이에 격벽을 형성함과 동시에 피스톤의 개구를 다이아프렘으로 격리시킨 오일 챔버를 구비하되 상기 피스톤의 상부 둘레 소정 위치에는 구멍을 형성하여 외부 오일 저장조와 내부 오일 저장조를 개로 시키며, 태핏 하우징의 상부 둘레에는 상기 오일 챔버와 통하는 구멍을 형성한 오일 이송홈을 가지며, 다이아프렘으로 격리된 피스톤 내부의 내부 오일 저장조에는 상기 다이아프렘의 저면 중앙에 고정되어, 구멍의 저면에서 막음 되는 볼의 상면에 이르는 로드를 가진다.

이때 로드는 다이아프렘이 오일 챔버 쪽으로 배가 부른 상태에서는 볼과 이격되고, 피스톤 내부 즉 내부 오일 저장조 쪽으로 배가 부른 상태에서는 볼을 하부로 밀어내어 구멍을 개방시키는 길이로 세팅된다.

도 1은 종래의 밸브 닫힘 상태의 반 단면도.

도 2는 종래의 밸브 열림 상태의 반 단면도.

도 3은 본 발명의 밸브 닫힘 상태의 반 단면도.

도 4는 본 발명의 밸브 열림 상태의 반 단면도.

도 5는 본 발명의 작동 상태를 보인 반 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 태핏 하우징 15 : 내주벽

16 : 격벽 17 : 다이아프렘

18 : 로드 11A : 오일 이송홈

12A : 구멍 D : 오일 챔버

22 : 구멍

이하에서 본 발명을 바람직한 실시예의 첨부된 도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 종래와 동일 또는 동등한 부분은 같은 부호로 표기하여 설명하기로 한다.

먼저 본 발명의 구성을 설명하면, 도 3에서 도 5에서와 같이 외부 둘레에 구멍(12)을 갖는 오일 이송홈(11)을 가지며 내부에는 안내 하우징(13H)을 갖는 깔대기형 격벽(13)이 형성되어, 피스톤(20)을 포함하는 플런저(30)가 안내되게 삽입되어 외부 오일 저장조(A)를 형성하고, 상기 피스톤(20)대응 위치의 저면에는 오일 이송 요부(14)가 형성된 태핏 하우징(10)과, 상기 피스톤(20)은 컵형 플런저(30)에 누출 틈(t)을 가지게 내삽하되 상부가 개구되어 내부 오일 저장조(B)를 가지되 하부에 구멍(21)을 가지며, 그 저부에는 플런저 스프링(31)으로 지지되는 밸브 캡(32)의 안쪽에 볼 밸브 스프링(33)으로 지지되는 볼(34)이 상기 피스톤(20)의 하부 구멍(21)을 개폐하게 구성되는 고압 챔버(C)를 형성해서된 유압식 밸브 리프터에 있어서, 태핏 하우징(10)의 내 저면에 오일 이송 요부(14)를 가공하지 않고, 태핏 하우징(10)의 내주벽(15)과 피스톤(20)의 개구 상단의 둘레 사이에 격벽(16)을 형성함과 동시에 피스톤(20)의 개구 위치의 상기 격벽 중앙에 다이아프렘(17)을 형성하여 격리시킨 오일 챔버(D)를 구비하되 상기 피스톤(20)의 상부 둘레 소정 위치에는 구멍(22)을 형성하여 외부 오일 저장조(A)와 내부 오일 저장조(B)를 개로 시키며, 태핏 하우징(10)의 상부 둘레에는 상기 오일 챔버(D)와 통하는 구멍(12A)을 형성한 오일 이송홈(11A)을 가진다.

그리고 다이아프렘(17)으로 격리되는 피스톤(20) 내부의 내부 오일 저장조(B)에는 상기 다이아프렘(17)의 저면 중앙에 고정되어 피스톤 구멍(21)의 저면에서 막음 되는 볼(34)의 상면에 이르는 로드(18)를 가진다.

이때 로드(18)는 다이아프렘(17)이 오일 챔버(D) 쪽으로 배가 부른 상태에서는 볼(34)과 이격되고, 피스톤(20) 내부, 즉 내부 오일 저장조(B) 쪽으로 배가 부른 상태에서는 볼(34)을 하부로 밀어내어 구멍(21)을 개방시키는 길이로 세팅된다.

바람직하게는 로드(18) 단부가 원호부(18R)로 형성되어 안정된 동작을 이루게 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

만약 태핏 하우징(10)과 캠(300)사이에 간극이 있다면 플런저 스프링(31)은 캠(300)과 밸브 스템(200) 사이의 간극이 제거 될 때까지 피스톤(20) 및 플런저(30)를 따로 밀어낸다. 도 3은 밸브가 닫힌 조정단계로써 엔진의 오일이 실린더 헤드(100)의 오일 갤러리(120)와 태핏 하우징(10)의 오일 이송 홈(11)과 구멍(12)을 통해 외부 오일 저장조(A)로 모이고, 이 오일은 피스톤(20) 상부의 구멍(22)을 통해 내부 오일 저장조(B)에 모이며, 이 오일은 밸브 구동에서 접촉이 다시 한 번 이루어질 때까지 고압 챔버(C)내로 유입된다.

이때 볼 밸브 스프링(33)은 피스톤(20)의 저면에 설치된 밸브 캡(32)을 시트로 기대어 볼 밸브에서 볼(34)을 밀어내어 개로시킨 상태이다.

이후 도 4에서와 같이 캠 상승 단계에서는 태핏 하우징(10)은 엔진 밸브 스프링(210)의 힘 및 관성력에 의해 부하 된다.

즉 피스톤(20) 및 플런저(30)는 힘을 전달할 수 있는 장치를 형성하고, 따라서 캠(300)의 상승을 밸브 스탬(200)으로 전환시킨다.

이 단계에서는 볼 밸브가 폐쇄된 상태에서 고압 챔버(C)로 부터의 오일이 누출 틈(t)을 통해 유출되는데, 이는 피스톤(20)과 플런저(30) 사이의 거리를 몇 마이크로미터 정도를 감소시킨다. 이 감소의 마지막 단계에서 발생되는 소량의 간극은 밸브 구동에서 나타나는데, 이것은 즉시 다음의 기본 사이클 단계에서 다시 보상된다.

이때 밸브 스템(200)의 개방을, 즉 열림 양정을 작게 할 필요가 있으면, 도 5에서와 같이 태핏 하우징(10)의 상부 구멍(12a)을 통하여 오일을 유입시켜 압력을 부하 한다.

따라서 오일 챔버(D)내에 오일이 차 소정의 압력에 이르면 다이아프렘(17)이 피스톤(20)의 내부 측으로 배가 부르면서 역전되어 로드(18)를 하강시킨다.

이에 따라 피스톤(20) 저부의 구멍(21)을 막고 있는 볼(34)은 볼 밸브 스프링(33)을 압축시키면서 개방되고, 이에 따라 고압 챔버(C)내의 고압 상태의 오일은 상기 구멍(21)을 통하여 내부 오일 저장조(B)로 신속히 유출됨에 따라 캠(300)의 양정이 밸브 스템(200)으로 그대로 전달되지 않고, 볼 밸브 스프링(33) 및 플런저 스프링(31)을 압축시키면서 플런저(30)와 피스톤(20)사이의 간격(T)이 작아지면서 그 간격만큼 밸브 스템(200)의 양정 축소를 초래한다.

따라서, 두 개의 흡기 밸브가 구현된 엔진에서는 어느 일 측의 흡기 밸브 하나만을 양정 축소함으로써, 실린더의 연소실로 유입되는 흡기 연료에 스월을 형성하여 엔진 성능을 향상시킬 수 있다.

한편 본 발명의 유압식 밸브 리프터를 상용함으로써 가변 밸브 타이밍을 실현 할 수 있는데 이를 설명하면 다음과 같다.

즉 자동차의 엔진이 저속일 때는 실린더 내의 피스톤이 상대적으로 느리게 공기를 흡입하여 흡기 관성이 작게 되는데, 이때 밸브가 크게 열려 피스톤 하사점 이후에도 열려 있게 되면, 이미 흡입된 공기가 다시 빠져나가는 현상이 발생되기 때문에 밸브 리프터가 작게 열릴수록 좋다.

또한 차량의 엔진이 고속 일 때에는 흡기 관성이 커서 밸브가 상대적으로 적게 열리면 공기가 충분히 흡입되지 않은 상태에서 밸브가 닫아지는 셈이 되기 때문에 상대적으로 밸브를 크게 열 필요가 있다.

따라서 본 발명의 유압식 밸브 리프터를 적용하여 자동차의 저속시 유압 콘트럴러에 의하여 도 5에 따른 캠(300) 양정 대비의 밸브 스템(200)의 양정을 축소시킴으로써 가변 밸브 시스템을 구현할 수가 있다.

이상과 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 유압식 밸브 리프터의 간단한 구조 변경으로 캠 양정을 그대로 또는 작게 하여 밸브 양정화 함으로써, 이를 이용한 가변 밸브 타이밍과 2개 이상의 흡기 밸브를 갖는 엔진에서 스월을 발생 시켜 엔진 성능을 향상시킬 수 있는 특출난 효과가 있다.

Claims (4)

1. 중앙에 안내 하우징(13H)을 갖는 깔대기형 격벽(13)을 내부에 형성하고, 구멍(12)을 갖는 오일 이송홈(11)이 외부 둘레에 형성된 태핏 하우징(10)과, 상기 안내 하우징(13H)에 축설되는 컵형 플런져(30)의 내부에는 플런져 스프링(31)상에 안착되는 밸브캡(32)의 안쪽에 밸브스프링(33)으로 탄력되게 위치한 볼(34)이 상기 플런저에 내삽되어 미세 틈새(t)를 가지며 안착되는 피스톤(20)의 하부 구멍(21)을 개폐하게한 유압식 리프터에 있어서;

   상기 오일 이송홈(11)의 상부에는 캠(300)의 압축시 실린더 헤드(100)의 오일 겔러리(120)와 연통되는 상부 둘레에 구멍(12A)을 갖는 오일 이송홈(11A)과;

   상기 구멍(12A)으로 유입되는 오일을 가두는 오일 챔버(D)와;

   상기 오일 챔버(D)의 유압 상승에 따라 피스톤(20)의 구멍(21)을 막고 있는 볼(34) 개방 수단을 포함하는 유압식 밸브 리프터.
2. 제 1 항에 있어서, 오일 챔버(D)는 오일 이송홈(11A)의 구멍(12A)과 연통되어 태핏 하우징(10)의 내부 상측에 공간을 가지도록 격벽(16)을 형성하되 피스톤(20)상면에 고정하고, 피스톤의 개구 상면은 다이아프렘(17)으로 폐쇄되며, 이 다이아프렘의 센타 하부로는 볼 개방수단인 로드(18)가 부설된 것을 포함하는 유압식 밸브 리프터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 오일 이송홈(11)의 구멍(12)으로 유입된 오일 저장조(A)의 오일이 피스톤(20)의 내부인 오일 저장조(B)로 유입되기 위한 수단으로 피스톤(20)의 상부 둘레 소정 위치에 오일 통로(22)를 형성한 것을 포함하는 유압식 밸브 리프터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 로드(18)는 그 단부가 볼(34)과 온전히 접하는 원호부(18R)로 된 것을 포함하는 유압식 밸브 리프터.

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