KR100521182B1 - 엔진의 가변 밸브리프트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지고, 운전상태가 고속에서 저속으로 변화하면 자동적으로 밸브 리프트가 작아지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 연속적으로 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 한다.

Description

엔진의 가변 밸브리프트 장치{variable valve lift apparatus of an engine}

본 발명은 엔진의 밸브 리프트량을 엔진의 운전 속도에 따라 가변시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적인 엔진에서 엔진 연소실의 흡기 및 배기를 위해 사용되는 밸브는 일정한 캠프로파일에 따라 작동되므로 밸브 리프트(valve lift)는 항상 일정하다.

그러나, 엔진은 저속에서 필요로 하는 흡기 및 배기상태와 고속에서 필요로 하는 흡기 및 배기상태가 다르므로, 상기와 같이 일정한 밸브 리프트를 가진 밸브트레인에서는 엔진의 전 운전영역에서 필요로 하는 최적의 흡·배기상태를 충족시켜주지 못한다.

이에 본 발명은, 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지고, 운전상태가 고속에서 저속으로 변화하면 자동적으로 밸브 리프트가 작아지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 엔진의 가변 밸브리프트 장치는 태핏에 회동축이 고정되고, 상기 회동축을 중심으로 회동됨에 의해 상기 회동축으로부터 밸브의 스템엔드에 이르는 거리가 변화하도록 형성된 캠프로파일을 가진 리프트용캠과;

상기 태핏의 내부로 공급되는 유압으로 가압하여 상기 리프트용캠을 회동시킬 수 있도록 상기 리프용캠에 형성된 블레이드와;

상기 유압에 의한 리프트용캠의 회동방향과 반대방향으로 상기 리프트용캠을 탄성적으로 지지하도록 상기 회동축의 외주에서 양단이 상기 태핏과 상기 리프트용캠에 각각 고정 지지되도록 설치된 토션스프링과;

상기 태핏에 대한 상기 리프트용캠의 회동각도를 제한하는 스토퍼수단;

상기 태핏의 내부로 엔진의 속도에 따라 증가하는 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 엔진의 가변 밸브리프트 장치를 도시한 것으로서, 그 주요부품은 캠(1)과 밸브(3)의 스템엔드 사이에 위치한 태핏(5)의 내부에 설치되어 엔진의 회전속도에 따라서 태핏(5)의 상단으로부터 밸브(3)의 스템엔드까지의 길이가 가변될 수 있는 메커니즘으로 구성되어 있다.

상기 메커니즘은 태핏(5)에 회동축(7)이 고정되고, 상기 회동축(7)을 중심으로 회동됨에 의해 상기 회동축(7)으로부터 밸브(3)의 스템엔드에 이르는 거리가 변화하도록 형성된 캠프로파일을 가진 리프트용캠(9)과, 상기 태핏(5)의 내부로 공급되는 유압으로 가압하여 상기 리프트용캠(9)을 회동시킬 수 있도록 상기 리프트용캠(9)에 형성된 블레이드(11)와, 상기 유압에 의한 리프트용캠(9)의 회동방향과 반대방향으로 상기 리프트용캠(9)을 탄성적으로 지지하는 스프링과, 상기 태핏(5)에 대한 상기 리프트용캠(9)의 회동각도를 제한하는 스토퍼수단과, 상기 태핏(5)의 내부로 엔진의 속도에 따라 증가하는 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로(13)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서, 상기 리프트용캠(9)의 캠프로파일은 리프트용캠(9)의 회동축(7)에 대한 동심원으로부터 접선방향으로 돌출되는 돌기(15)형상으로 형성되고, 상기 리프트용캠(9)의 블레이드(11)는 상기 리프트용캠(9)의 회동축(7)에 대한 동심원으로부터 돌출되는 돌기형상으로 형성되어, 상기 스토퍼수단은 상기 캠프로파일의 돌기(15)와 상기 블레이드(11) 사이에 위치한 스토퍼블록(19)과 상기 스토퍼블록(19)의 배면을 탄발지지하는 지지스프링(21)을 포함하여 구성되도록 하였다.

물론, 상기 태핏(5)에는 도시된 바와 같이 상기 리프트용캠(9)이 회동 가능하게 안착될 공간 및 상기 스토퍼블록(19)이 지지스프링(21)에 의해 탄지되어 섭동할 수 있는 가이드홈이 구비되어 있으며, 상기 리프트용캠(9)을 유압에 의한 리프트용캠(9)의 회동 반대방향으로 탄력적으로 지지하는 스프링은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 리프트용캠(9)을 회동가능하게 지지하는 회동축(7)의 외주에서 양단이 태핏(5)과 리프트용캠(9)에 각각 고정 지지되도록 설치된 토션스프링(23)으로 구성하여, 상기 리프트용캠(9)이 유압에 의한 회동 반대방향인 시계방향으로 탄성 지지함으로써 도 1과 같은 상태를 유지하도록 하는 탄성력을 제공하게 되어 있다.

상기 오일공급관로(13)에는 엔진의 회전속도에 따라서 펌핑속도가 증가하는 오일펌프가 연결되어 있어서, 엔진의 회전속도 상승에 따라 더 높은 유압을 제공할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 엔진의 가변 밸브리프트 장치가 엔진이 저속으로 운전되는 동안의 작동상태를 도시한 것으로서, 태핏(5)으로는 엔진의 저속운전에 따라 상기 오일펌프로부터 비교적 약한 유압이 제공되고 있는 상태이다.

따라서, 상기와 같이 약한 상태로 제공되는 유압은 상기 토션스프링(23)의 탄성력을 극복하지 못하여, 상기 리프트용캠(9)은 회전되지 않고 도 1과 같은 상태를 유지하게 된다.

이와 같은 상태에서는 상기 리프트용캠(9)의 캠프로파일이 밸브(3)의 스템엔드로부터 태핏(5)의 상단까지의 거리가 가장 짧게 형성되도록 하므로, 캠(1)의 회전에 따라 상기 태핏(5)은 도 3의 좌측과 같은 상태로부터 우측과 같은 상태를 반복적으로 왕복운동하면서, 밸브(3)에 비교적 작은 밸브리프트를 제공하게 된다.

한편, 엔진이 점차 고속운전영역으로 운전되기 시작하면, 그에 따라 상기 오일펌프에서 제공하는 오일압이 상승하게 되는데, 상기와 같이 상승된 오일압은 상기 오일공급관로(13)를 통하여 상기 태핏(5)내에 공급되고, 이 유압은 상기 블레이드(11)에 작용하여, 상기 토션스프링(23)의 힘을 극복하고 상기 리프트용캠(9)을 반시계방향으로 회전시켜, 도 4와 같은 상태가 되도록 한다.

이와 같은 상태에서는 상기 리프트용캠(9)의 캠프로파일이 상기 밸브(3)의 스템엔드로부터 태핏(5)의 상단까지의 거리가 최대가 되게 하는 상태로서, 캠(1)의 회전에 따라 상기 태핏(5)은 도 4의 좌측과 같은 상태로부터 우측에 도시된 상태 사이를 반복적으로 왕복운동하면서, 상기 밸브(3)에 최대의 밸브리프트를 제공하게 된다.

이상과 같은 밸브리프트의 최소상태와 최대상태의 중간상태도 상기 오일공급통로로 제공되는 유압의 크기에 의해 형성될 수 있고 그 상태를 유지할 수도 있는바, 엔진의 저속 운전영역으로부터 고속운전영역에 이르기까지 연속적으로 밸브리프트를 가변시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 리프트용캠(9)의 캠프로파일의 형상에 따라서는 상기 오일공급통로로 제공되는 오일압에 대하여 비선형적으로 변화하는 밸브리프트의 제공도 가능하므로, 엔진에 따라서 그 엔진의 전 운전영역에서 실험 등에 의해 최적화된 캠프로파일로 가장 이상적인 밸브리프트의 제공이 가능해진다.

물론, 상기와 같이 엔진의 회전수에 따라 증가된 밸브리프트는 엔진회전수가 저감됨에 따라서 상기 리프트용캠(9)이 점차 시계방향으로 회전되어 도 3의 상태와 같이 최소의 밸브리프트에 이르기까지 변화하게 된다.

한편, 상기 스토퍼블록(19)은 상기와 같이 리프트용캠(9)이 최대의 밸브리프트를 제공하는 상태에서는 상기 블레이드(11)가 더 이상 반시계방향으로 회동되는 것을 억제하고, 최소의 밸브리프트를 제공하는 경우에는 상기 리프트용캠(9)의 캠프로파일의 돌기(15)가 더 이상 시계방향으로 회동되는 것을 억제한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 운전상태가 저속에서 고속으로 변화함에 따라서 자동적으로 밸브 리프트가 커지고, 운전상태가 고속에서 저속으로 변화하면 자동적으로 밸브 리프트가 작아지도록 함으로써, 엔진의 전 운전영역에서 연속적으로 최적의 흡·배기상태를 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 엔진의 가변 밸브리프트 장치를 도시한 구성도,

도 2는 도 1의 장치의 분해 설명도,

도 3은 엔진의 저속 운전시 도 1의 장치의 작동 상태도,

도 4는 엔진의 고속 운전시 도 1의 장치의 작동 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 캠 3; 밸브

5; 태핏 7; 회동축

9; 리프트용캠 11; 블레이드

13; 오일공급관로 15; 캠프로파일의 돌기

19; 스토퍼블록 21; 지지스프링

23; 토션스프링

Claims (2)

1. 태핏에 회동축이 고정되고, 상기 회동축을 중심으로 회동됨에 의해 상기 회동축으로부터 밸브의 스템엔드에 이르는 거리가 변화하도록 형성된 캠프로파일을 가진 리프트용캠과;

   상기 태핏의 내부로 공급되는 유압으로 가압하여 상기 리프트용캠을 회동시킬 수 있도록 상기 리프용캠에 형성된 블레이드와;

   상기 유압에 의한 리프트용캠의 회동방향과 반대방향으로 상기 리프트용캠을 탄성적으로 지지하도록 상기 회동축의 외주에서 양단이 상기 태핏과 상기 리프트용캠에 각각 고정 지지되도록 설치된 토션스프링과;

   상기 태핏에 대한 상기 리프트용캠의 회동각도를 제한하는 스토퍼수단;

   상기 태핏의 내부로 엔진의 속도에 따라 증가하는 오일압을 제공하도록 구비된 오일공급관로;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 리프트용캠의 캠프로파일은 리프트용캠의 회동축에 대한 동심원으로부터 접선방향으로 돌출되는 돌기형상으로 형성되고;

   상기 리프트용캠의 블레이드는 상기 리프트용캠의 회동축에 대한 동심원으로부터 돌출되는 돌기형상으로 형성되어;

   상기 스토퍼수단은 상기 캠프로파일의 돌기와 상기 블레이드 사이에 위치한 스토퍼블록과, 상기 스토퍼블록의 배면을 탄발지지하는 지지스프링을 포함하여 구성된 것

   을 특징으로 하는 엔진의 가변 밸브리프트 장치.