KR100475810B1 - 길이가변밸브 구동장치와 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법에 관한 것으로서,

로커암을 직접 조정하는 종래의 방법은 캠과 로커암, 로커암과 밸브 등의 마찰접촉부가 과다하여 마찰손실이 커지는 문제점이 발생하고 있으며,

길이가변 밸브 구동장치를 캠축과 동축상에 직접 장착하는 종래의 방법은 그 상대부품인 실린더헤드의 형상변경 정도가 매우 과다하여 그만큼 실린더헤드의 형상을 변경하는데 많은 노력을 들여야하며, 구동장치의 크기만큼 엔진 돌출량이 발생하여 단순하고, 콤팩트한 엔진 설계가 어려워지는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 밸브를 구성하는 스템앤드부와 밸브체의 사이에 별도의 제어케이스를 설치하고, 이 제어케이스의 내부에 오일압에 따라 상하 이동하면서 밸브체를 일정길이만큼 더 밀어주는 작동핀을 설치하므로서, 캠의 회전에 의한 밸브의 개폐동작시 자연스럽게 밸브체의 추가 개방동작이 이루어지면서 밸브의 길이가변동작이 수행되도록 하여 비교적 단순구조의 길이가변 밸브 구동장치를 구현하여 제품의 경량화를 달성하고, 이에의해 마찰손실 및 기계적 손실을 최호화할 수 있도록 한 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법에 관한 것이다.

Description

길이가변밸브 구동장치와 그 방법{Control device of variable valve and control method thereof}

본 발명은 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법에 관한 것으로서, 특히 캠의 회전에 의한 밸브의 개폐동작시 자연스럽게 밸브체의 추가 개방동작이 이루어지면서 밸브의 길이가변동작이 수행되도록 하여 비교적 단순구조의 길이가변 밸브 구동장치를 구현하여 제품의 경량화를 달성하고, 이에의해 마찰손실 및 기계적 손실을 최호화할 수 있도록 한 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 길이가변 밸브 구동장치라 함은 캠의 회전에 의해 밸브가 개폐동작 할때 이 캠에 의핸 밸브의 상하 움직임거리 이외에 별도의 이동거리가 발생하도록 하여 흡기 또는 배기포트의 개폐량이 증가하도록 하는 것을 말한다.

길이가변 밸브 구동장치의 종래기술로는 로커암(Rocker arm)을 직접 조정하는 방법과 길이가변 밸브 구동장치를 캠축과 동축상에 장착하는 방법이 사용되고 있다.

그러나, 로커암을 직접 조정하는 방법은 캠과 로커암, 로커암과 밸브 등의 마찰접촉부가 과다하여 마찰손실이 커지는 문제점이 발생하고 있으며,

길이가변 밸브 구동장치를 캠축과 동축상에 직접 장착하는 방법은 그 상대부품인 실린더헤드의 형상변경 정도가 매우 과다하여 그만큼 실린더헤드의 형상을 변경하는데 많은 노력을 들여야하며, 구동장치의 크기만큼 엔진 돌출량이 발생하여 단순하고, 콤팩트한 엔진 설계가 어려워지는 문제점이 발생하고 있었다.

또한, 상기설명된 두가지의 종래기술 공통적으로 작동오일을 동적으로 가해주어야 하므로 오일펌프와 같은 부품에 과도한 동적하중을 가하게되어 제품의 내구성이 나빠지는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 밸브를 구성하는 스템앤드부와 밸브체의 사이에 별도의 제어케이스를 설치하고, 이 제어케이스의 내부에 오일압에 따라 상하 이동하면서 밸브체를 일정길이만큼 더 밀어주는 작동핀을 설치하므로서, 캠의 회전에 의한 밸브의 개폐동작시 자연스럽게 밸브체의 추가 개방동작이 이루어지면서 밸브의 길이가변동작이 수행되도록 하여 비교적 단순구조의 길이가변 밸브 구동장치를 구현하여 제품의 경량화를 달성하고, 이에의해 마찰손실 및 기계적 손실을 최호화할 수 있도록 한 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은

밸브스프링에 탄지된 상태로 캠에 접촉되는 스템앤드부가 상측에 형성되고, 흡배기포트 개폐를 위한 밸브체가 하단에 형성되며, 밸브가이드에 삽입된 상태로 상하이동하면서 개폐동작하는 밸브에 있어서,

상기 스템앤드부와 밸브체의 사이에 제어케이스를 형성하고, 제어케이스의 내부 상단에 스템앤드부로부터 독립적으로 하강 가능한 작동핀을 형성하며, 작동핀의 하측으로는 상기 작동핀을 상측으로 밀어올리는 방향으로 탄성을 가하는 탄성체를 설치하되,

작동핀의 하측과 밸브체의 상단을 별도의 연결대로서 상호 연결하고, 상기 제어케이스의 상단 일측에 작동핀을 하강시키기 위한 오일 입출입용 오일공을 형성하여 상기 오일공으로 유입되는 오일압에 의해 작동핀이 하강하면서 밸브체의 하강거리가 증가되도록 한 것을 특징으로 한다.

캠에 의해 밸브가 하강하였을때 상기 오일공과 일치되며, 고압오일갤러리와 연결되어 이 고압오일갤러리를 통해 공급되는 오일을 오일공을 통해 제어케이스 내부로 안내하는 입력홀을 밸브가이드의 도중에 형성하고, 상기 입력홀의 상측으로 캠에 의해 밸브가 상승하였을때 오일공과 일치되는 배출홀을 밸브가이드 상에 형성하되,

이 밸브홀을 저압오일갤러리와 연결시켜 제어케이스 내부의 오일이 저압오일갤러리 측으로 배출되도록 한것을 특징으로 한다.

또한, 스템앤드부의 하측에 가이드홈을 요입형성하고, 작동핀의 상측에는 상기 가이드홈에 삽입되기 위한 삽입돌기를 돌출형성하여 작동핀의 상하 직선왕복운동이 보장되도록 한 것을 특징으로 한다.

길이가변밸브 구동방법으로서,

길이가변밸브를 구동시키는 방법에 있어서,

엔진구동과 동시에 오일펌프가 동작하여 고압오일갤러리에 고압의 오일이 충진되도록 하는 제 1 과정과;

캠의 회전에 의해 밸브가 밸브스프링의 탄성력을 이기고 하강하면서 밸브체가 흡기(또는 배기)포트를 개방하는 제 2 과정과;

밸브가 하강하였을때 오일공과 입력홀이 일치되면서 고압오일갤러리에 충진되어있는 고압의 오일이 제어케이스 내부의 작동핀으로 공급되고, 이 오일압에 의해 작동핀이 탄성체의 탄성력을 이기고 하강하는 제 3 과정과;

작동핀의 하강에 의해 밸브체의 하강길이가 더욱 증가되는 제 4 과정과;

제 4 과정이후 밸브스프링의 탄성력에 의해 밸브가 상승하고, 이에의해 배출홀이 오일공과 일치하게되는 제 5 과정과;

제어케이스 내부의 오일이 오일공과 배출홀을 통해 배출되어 저압오일갤러리로 회수되고 이때 밸브체가 탄성체의 탄성력에 의해 상승하여 원상태로 복귀하는 제 6 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.

첨부된 도면 도 1 내지 도 3 은 상기 목적달성을 위한 본 발명의 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법을 도시한 것으로서, 이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1 은 실린더헤드를 나타내며, 이 실린더헤드(1)에는 흡기를 연소실로 공급하기위한 흡기포트, 연소된 후의 배가가스를 배출하기위한 배기포트와같은 흡배기포트(3)가 형성되어 있으며, 흡배기포트(3)에는 개폐용 밸브(10)가 설치된다.

밸브(10)는 회전하는 캠과의 접촉에 의해 상하 왕복운동하면서 흡배기포트(3)를 개폐시키는 것으로서, 도 2 에 도시된 바와같이 밸브(10)를 구성하는 스템앤드부(13)가 밸브스프링(2)에 탄지되어 있으며, 하단의 밸브체(11)가 흡배기포트(3)를 실질적으로 개폐하도록 구성되어 있다.

본 발명에서는 상기 스템앤드부(13)와 밸브체(11)의 사이에 별도의 제어케이스(15)를 형성한다.

상기 제어케이스(15)는 그 내부가 비어있으면서 그 상측이 스템앤드부(13)와 결합되어 있으며, 제어케이스(15)의 내부 상단에는 독립적으로 상하 이동이 가능하게 작동핀(16)이 형성되며, 이 작동핀(16)의 하측으로는 일정세기의 탄성력을 갖는 탄성체(18)가 형성된다.

상기 스템앤드부(13)의 저면에 일정크기의 가이드홈(14)을 형성하고, 작동핀(16)의 상측으로 상기 가이드홈(14)에 삽입되기 위한 삽입돌기(17)를 돌출 형성시켜 작동핀(16)의 상하 이동이 삽입돌기(17)와 가이드홈(14)에 의해 안내되어 직진운동이 보장되도록 하였다.

그리고, 상기 제어케이스(15)의 외주면상에는 작동핀(16)의 상하 움직임을 위한 오일의 출입 통로가되는 오일공(19)을 형성하며, 이 오일공(19)을 통해 유입되는 오일압에 의해 작동핀(16)이 하강되고, 상기 오일공(19)을 통해 오일이 배출되었을때에는 탄성체(18)의 탄성력에 의해 원위치로 복원된다.

이때, 상기 작동핀(16)의 저면과 밸브체(11)의 상면을 별도의 연결대(12)로서 상호 연결하여 작동핀(16)의 상하 이동시 밸브체(11)가 연동될 수 있도록 한다.

밸브(10)는 흡배기포트(3)를 개폐할 수 있도록 흡배기포트(3)의 직상방에 수직으로 세워져 설치되는데, 밸브(10)는 그 중앙부분이 밸브가이드(4)에 삽입된 상태로 결합된다.

상기 밸브가이드(4)의 외주면상에는 고압 오일의 공급을 위한 입력홀(5)과 오일의 회수를 위한 배출홀(6)을 일정간격으로 설치하는데,

상기 입력홀(5)은 캠에 의해 밸브(10)가 하강하였을때 상기 오일공(19)과 일치되는 위치에 형성하고, 그 타측이 고압오일갤러리(8)와 연결되도록 하여 상기 고압오일갤러리(8)를 통해 공급되는 오일이 입력홀(5)을 통해 오일공(19)을 통과하여 제어케이스(15) 내부로 공급되도록 한다.

또 상기 배출홀(6)은 상기 입력홀(5)의 상측으로 캠에 의해 밸브(10)가 상승하였을때 오일공(19)과 일치되는 위치에 형성하고, 상기 배출홀(6)을 저압오일갤러리(7)와 연결시켜 제어케이스(15) 내부의 오일이 저압오일갤러리(7) 측으로 배출될 수 있도록 한다.

상기 고압오일갤러리(8)는 미도시된 오일펌프와 연결되도록 하여 오일펌프의 구동시 고압의 오일이 고압오일갤러리(8)에 충진되도록 하였으며, 상기한 고압오일갤러리(8)와 저압오일갤러리(7)는 실린더헤드(1) 상에 장착되는 모든 밸브(10)들과 연결되도록 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 엔진이 구동하면 미도시된 오일펌프가 구동하면서 고압의 오일이 고압오일 갤러리(8)에 충진되며, 밸브(10) 개폐를 위한 캠이 회전하게 된다.

상기 캠이 회전함에 따라 밸브(10)의 스템앤드부(13)가 상기 캠과 접촉되면서 밸브스프링(2)의 탄성을 이기고 하강하게되고, 이에의해 밸브(10) 전체가 도 3 의 (a)와같이 일정거리 하강하게 된다.

밸브(10)가 하강하게되면, 제어케이스(15)의 외주면상에 형성되어 있는 오일공(19)이 밸브가이드(4)의 입력홀(5)과 일치하게되고, 이에의해 고압오일갤러리(8)에 충진되어 있는 고압 상태의 오일이 순간적으로 제어케이스(15) 내부로 유입되며, 고압의 오일압에 의해 작동핀(16)이 탄성체(18)의 탄성력을 이기고 도 3 의 (b)와같이 하강한다.

작동핀(16)이 하강하면, 이 작동핀(16)과 연결되어 있는 밸브체(11) 또한 도 3 의 (b)와같이 일정거리 더 하강하게되므로서 흡배기포트(3)의 개도량이 더욱 더 증가하게되는 것이다.

상기와같이 밸브체(11)가 완전히 하강한 상태에서 캠이 밸브(10)를 상승시키는 방향으로 회전하게되면, 밸브(10)가 밸브스프링(2)의 탄성력에 의해 상승하면서 도 3 의 (c)와같이 원위치로 복귀하게된다.

밸브(10)가 원위치로 복귀하면 제어케이스(15)의 외주면에 형성되어 있는 오일공(19)이 밸브가이드(4)의 배출홀(6)과 일치하게 되면서 제어케이스(15) 내부에 충진되어 있는 고압 상태의 오일이 배출홀(6)을 통해 빠져나가 저압오일갤러리(7)로 회수된다.

제어케이스(15) 내부의 오일이 회수되면, 탄성체(18)의 탄성력에 의해 작동핀(16)이 상측으로 밀리면서 밸브체(11)가 연동 상승하여 도 4 의 (d)와같이 최종적으로 흡배기포트(3)를 닫아주게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 밸브를 구성하는 스템앤드부와 밸브체의 사이에 별도의 제어케이스를 설치하고, 이 제어케이스의 내부에 오일압에 따라 상하 이동하면서 밸브체를 일정길이만큼 더 밀어주는 작동핀을 설치하므로서, 캠의 회전에 의한 밸브의 개폐동작시 자연스럽게 밸브체의 추가 개방동작이 이루어지면서 밸브의 길이가변동작이 수행되도록 하여 비교적 단순구조의 길이가변 밸브 구동장치를 구현하여 제품의 경량화를 달성하고, 이에의해 마찰손실 및 기계적 손실을 최호화할 수 있도록 한 길이가변 밸브 구동장치와 그 방법을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 길이가변 밸브 구동장치를 보인 도면.

도 2 는 본 발명의 길이가변 밸브 구동장치를 보인 단면도.

도 3 의 (a)~(d)는 본 발명의 작동상태를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더헤드 2 : 밸브스프링

3 : 흡배기포트 4 : 밸브가이드

5 : 입력홀 6 : 배출홀

7 : 저압오일갤러리 8 : 고압오일갤러리

10 : 밸브 11 : 밸브체

12 : 연결대 13 : 스템앤드부

14 : 가이드홈 15 : 제어케이스

16 : 작동핀 17 : 삽입돌기

18 : 탄성체 19 : 오일공

Claims (4)

1. 밸브스프링에 탄지된 상태로 캠에 접촉되는 스템앤드부가 상측에 형성되고, 흡배기포트 개폐를 위한 밸브체가 하단에 형성되며, 밸브가이드에 삽입된 상태로 상하이동하면서 개폐동작하는 밸브에 있어서,

   상기한 밸브(10) 스템앤드부(13)와 밸브체(11)로 두 개의 몸체로 분리형성되며, 상기 스템엔드부(13)의 하단과 밸브체(11)의 상단을 연결하기 위한 제어케이스(15)가 상기 밸브(10)의 도중에 형성되고, 상기 제어케이스(15)의 내부 상측에 스템앤드부(13)로부터 독립적으로 하강 가능한 작동핀(16) 및 상기 작동핀(16)을 상측 방향으로 탄력지지하기 위한 탄성체(18)가 수용형성되어지되,

   상기한 작동핀(16)의 하측과 밸브체(11)의 상단이 별도의 연결대(12)로써 연결되고, 상기 제어케이스(15)의 상단 일측에 작동핀(16)을 하강시키기 위한 오일 입출입용 오일공(19)이 형성되며,

   상기한 캠에 의해 밸브(10)가 하강하였을 때 상기 오일공(18)과 일치되며 고압오일갤러리(8)와 연결되어 이 고압오일갤러리(8)를 통해 공급되는 오일을 오일공(19)을 통해 제어케이스(15) 내부로 안내하기 위한 입력홀(5)이 밸브가이드(4)의 도중에 형성되고,

   상기 입력홀(5)의 상측으로 캠에 의해 밸브가 상승되었을 때 오일공(19)과 일치되는 배출홀(6)이 밸브가이드(4) 상에 형성되며,

   상기한 스템앤드부(13)의 하측에 가이드홈(14)이 요입형성되고, 작동핀(16)의 상측에는 상기 가이드홈(14)에 삽입되기 위한 삽입돌기(17)가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 길이가변밸브 구동장치.
2. 제 1항에 의해 구성되는 길이가변밸브 구동장치의 구동방법에 있어서,

   엔진구동과 동시에 오일펌프가 동작하여 고압오일갤러리에 고압의 오일이 충진되도록 하는 제 1 과정과;

   캠의 회전에 의해 밸브가 밸브스프링의 탄성력을 이기고 하강하면서 밸브체가 흡기(또는 배기)포트를 개방하는 제 2 과정과;

   밸브가 하강하였을때 오일공과 입력홀이 일치되면서 고압오일갤러리에 충진되어있는 고압의 오일이 제어케이스 내부의 작동핀으로 공급되고, 이 오일압에 의해 작동핀이 탄성체의 탄성력을 이기고 하강하는 제 3 과정과;

   작동핀의 하강에 의해 밸브체의 하강길이가 더욱 증가되는 제 4 과정과;

   제 4 과정이후 밸브스프링의 탄성력에 의해 밸브가 상승하고, 이에의해 배출홀이 오일공과 일치하게되는 제 5 과정과;

   제어케이스 내부의 오일이 오일공과 배출홀을 통해 배출되어 저압오일갤러리로 회수되고 이때 밸브체가 탄성체의 탄성력에 의해 상승하여 원상태로 복귀하는 제 6 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로하는 길이가변밸브 구동방법.
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