KR100867842B1

KR100867842B1 - 자동차용 가변밸브리프트 팔로워

Info

Publication number: KR100867842B1
Application number: KR1020060098272A
Authority: KR
Inventors: 오정한
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-11-10
Also published as: DE102007011834A1; CN101161995A; KR20080032726A; US20080083386A1; CN101161995B

Abstract

본 발명은 자동차용 가변밸브리프트 팔로워에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 로킹시스템이 HLA측에 설치되어 다른 부품이 밸브접촉부에 집중되었던 것을 개선하기 위해 노크핀(Knock pin)을 밸브접촉부에 설치하되, 상기 HLA접촉부를 통해 유입된 오일을 노크핀에 공급하도록 오일통로를 형성함으로써, 밸브에 걸리는 이펙티브 매스를 크게 축소하고, 스프링 힘에 의한 마찰이 저감되어 연비 및 배기성능을 향상시킬 수 있도록 한 자동차용 가변밸브리프트 팔로워에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 하이리프트캠으로부터 회전력을 공급받는 아우터바디와; 로우리프트캠으로부터 회전력을 공급받고, 일단부가 힌지핀에 의해 아우터바디와 힌지결합된 이너바디와; 상기 이너바디의 일단부에 오일을 공급하도록 형성된 HLA 접촉부와; 상기 이너바디의 타단부에 설치된 밸브접촉부와; 상기 밸브접촉부의 상부에 설치되고, 하이리프트시 아우터바디와 이너바디를 결합시켜주는 노크핀;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브리프트 팔로워를 제공한다.

하이리프트, 캠, HLA, 오일통로, 이너바디, 아우터바디

Description

자동차용 가변밸브리프트 팔로워{Various valve lift follower for vehicle}

도 1은 흡기밸브 및 배기밸브의 개폐타이밍을 나타내는 그래프이고,

도 2는 종래의 가변밸브 리프트 시스템을 나타내는 사시도이고,

도 3은 종래의 가변밸브 리프트 팔로워를 나타내는 사시도이고,

도 4는 도 3의 "A-A"선을 따라 취한 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 가변밸브리프트 팔로워를 나타내는 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 이너바디를 나타내는 사시도이고,

도 7은 도 6의 저면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

50 : HLA 접촉부 51 : 밸브접촉부

52 : 오일통로 52a~52c : 제1 내지 제3오일통로

53 : 실린더 54 : 이너바디

55 : 아우터바디 56 : 힌지핀

57 : 오일홀

일반적으로, 내연기관의 회전수는 통상적으로 약 500RPM에서부터 6000RPM까지 변화하기 때문에 엔진에 흡입되는 공기 또는 혼합기의 흐름이 크게 변화하며, 흡기 밸브 및 배기 밸브의 개폐에 의하여 공기 또는 혼합기와 배기가스의 흐름량을 제어하는 왕복동 내연기관에 있어서는 고속시에 고출력을 얻기 위하여서는 흡기 밸브의 열려 있는 시간을 길게 하여 충전 효율을 증가시키는 것이 필요하지만, 흡기 밸브의 열려 있는 시간을 길게하면 배기 밸브와의 오버랩이 크게 되므로, 저속 운전시에는 엔진의 회전상태가 불량하게 되기 때문에, 도 1에 도시한 상기 오버랩을 일정한 범위내에 있게 하여야 한다.

따라서, 흡기 밸브와 배기 밸브의 개폐 타이밍을 엔진의 운전조건에 부합시켜 출력 성능을 향상시키기 위하여 가변밸브리프트(Varible Valve Lift) 장치가 사용되고 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 스윙 암 타입(swing arm type)에서 기존에 밸브 한개에 캠 한개씩 접촉하여 구동하였으나, 가변밸브리프트 시스템에서는 밸브 한개에 3개의 캠이 적용된다.

또한, 캠샤프트의 캠이 3개로 분할되고, 가운데 캠(10)은 로우 리프트(low lift)를 형성하고, 양 옆의 2개의 캠(11)은 하이 리프트(high lift)를 형성한다. 이때, 하이 리프트 캠(11)의 돌기부분은 로우 리프트 캠(10)보다 상대적으로 더 돌출되어 있다.

도 3은 기존 사양의 가변밸브 리프트 팔로워의 구조를 나타내는 사시도로서, 아우터바디(14) 및 이너바디(15)와, 하이 리프트 캠(11)과 접촉하는 접촉패드(17)와, 로우 리프트 캠(10)과 접촉하는 로울러(18)로 구성되어 있다.

이때, 상기 접촉패드(17)는 아우터바디(14)와 일체형으로 형성되고, 로울러(18)는 이너바디(15)와 일체형으로 형성되어 있다.

상기 가변밸브 리프트 팔로워(100)는 아우터바디(14)와 이너바디(15)가 분리되어 각각 독립적으로 구동되고, 밸브는 이너바디(15)의 로울러(18)와 접촉하는 로우 리프트 캠(10)의 회전운동을 받아 상하로 움직이게 되어 로우 리프트로 작동된다.

보다 상세하게는, 도 4는 도 3의 "A-A"선을 따라 취한 단면도로서, 가변밸브 리프트 팔로워(13)의 이너바디의 하부 일측에는 밸브접촉부(19)가 형성되어 있고, 타측에는 HLA(Hydraulic Lash Adjuster) 접촉부(110)가 형성되어 있다.

HLA(23)는 오일이 항상 공급되는 부분으로서, 일정한 압력을 가진 오일이 HLA 접촉부(210)를 통해 이너바디(15) 내부로 유입된다.

이너바디(15)의 우측단에는 로크 플레이트 바디(120)와 로크 플레이트(121)가 서로 결합되어 장착되어 있고, 로크 플레이트(121)는 장방형의 블럭 2개가 로크 플레이트 바디(120)에 횡방향으로 삽입되어 있는 구조이다.

또한, 이너바디(15)에는 로크 플레이트(121)와 일정한 간격으로 피스톤(130)이 설치되어 있고, 피스톤(130)의 일단면과 로크 플레이트 바디(120)의 일단면이 접촉되어 있다. 즉, 상기 로크 플레이트 바디(120)의 일단부는 로크 플레이트(121)와 결합되어 있고, 로크 플레이트 바디(120)의 타단부는 피스톤(130)과 접촉되어 있는 구조이다.

이러한 구조는 이너바디(15)의 하단에 형성된 HLA 접촉부(210)를 통해 오일이 유입되어 이너바디(15)에 충진되면, 오일의 압력으로 로크 플레이트 바디(120)의 타단부가 밀리면서, 피스톤(130) 및 로크 플레이트(121)가 아우터바디(14)의 후부 하단으로 삽입될 수 있도록 되어 있다.

상기 로크 플레이트(121)가 아우터바디(14)의 후부 하단에 삽입되어 이너바디(15)와 아우터바디(14)가 로킹되게 되면, 아우터바디(15)와 이너바디(14)가 일체로 움직여 아우터바디(14)의 접촉패드(17)에 접촉하는 하이 리프트 캠(11)에 의해 로우 리프트 캠(10)이 이너바디(15)의 로울러(18)와 떨어져서 헛돌게 되고, 이너바디(15)와 접촉하는 밸브는 아우터바디(14)의 상하운동을 받아 하이 리프트로 작동한다.

또한, 상기 로크 플레이트 바디(120)에는 리턴스프링(122)이 로크 플레이 트(121)의 상부에 위치하도록 길이방향으로 설치되어 있고, 상기 오일이 HLA 접촉부(210)를 통해 빠져나가게 되면 리턴스프링(122)의 복원력에 의해 로크 플레이트(121)가 후방으로 이동하여 복귀됨으로써, 이너바디(15)와 아우터바디(14)는 다시 분리되어 독립적으로 움직이므로 밸브가 이너바디(15)의 로울러(18)와 접촉하여 로우 리프트로 작동한다.

따라서, 파트 로드(part load)의 저속 구간에서는 밸브가 로우 리프트로 작동하여 빠른속도로 공기가 흡입되고, 풀 로드(full load) 조건에서는 밸브가 하이 리프트로 작동하여 많은 양의 공기가 흡입되게 된다.

그런데, 종래의 로킹 시스템(로크플레이트 등)이 HLA 측에 있음으로써 가변밸브리프트의 다른 부품이 밸브접촉부에 집중되게 되어, 밸브가 작동할 경우에 팔로워의 이펙티브 매스(effective mass)가 밸브의 움직임에 관성질량을 가해줌으로써, 밸브 트레인의 동적거동에 영향을 주게 된다.

특히, 팔로워의 밸브접촉부에 이펙티브 매스가 커질경우 밸브 트레인의 동적 거동에 악영향을 미치게 된다.

이를 개선하기 위해 탄성계수가 큰 밸브 스프링을 적용하여야 하고 밸브 스프링 힘이 커지면 마찰과 캠 토크가 나빠져서 결과적으로 엔진 중량을 증가시키고 엔진 성능 및 배기성능을 악화시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 밸브 접촉부의 상부 에 이너바디와 아우터바디를 로킹시켜주도록 설치된 노크핀(knock pin)에 HLA 측으로 공급되는 오일을 공급하기 위해 오일통로를 형성하여, 밸브 작동시 밸브에 걸리는 이펙티브 매스를 크게 줄임으로써, 밸브 트레인의 동적거동 특성이 향상되어 밸브스프링에 걸리는 응력 및 마찰이 저감되어 연비 및 엔진성능을 향상시킬 수 있도록 한 를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동차용 가변밸브리프트 팔로워에 있어서,

하이리프트캠으로부터 회전력을 공급받는 아우터바디와; 로우리프트캠으로부터 회전력을 공급받고, 일단부가 힌지핀에 의해 아우터바디와 힌지결합된 이너바디와; 상기 이너바디의 일단부에 오일을 공급하도록 형성된 HLA 접촉부와; 상기 이너바디의 타단부에 설치된 밸브접촉부와; 상기 밸브접촉부의 상부에 설치되고, 하이리프트시 아우터바디와 이너바디를 결합시켜주는 노크핀;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 HLA접촉부를 통해 오일을 공급받아 상기 노크핀에 유압을 전달하기 위해 HLA접촉부와 노크핀을 연결하는 오일통로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 오일통로는 상기 HLA접촉부와 연통되는 제1연결통로와, 상기 제1연결통로에서 수평방향으로 형성된 제2연결통로와, 상기 제2 연결통로에서 노크핀에 유압이 전달되도록 연결된 제3연결통로로 구성되고, 상기 제1연결통로 및 제3연결통로는 일정각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2연결통로의 끝단에는 오일공급홀이 형성되고, 상기 오일공급홀에 캡이 착탈가능하게 부착된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 가변밸브리프트 팔로워를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 이너바디를 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 저면도이다.

본 발명은 HLA접촉부(50)를 통해 유입된 오일을 밸브접촉부(51)의 상부에 설치된 노크핀에 공급하도록 오일통로(52)를 형성한 점에 주안점이 있다.

일반적으로 가변밸브리프트 팔로워는 하나의 밸브당 3개의 캠이 적용되어 가운데 로우리프트캠(10)과 양측에 하이리프트캠(11)이 나란하게 설치된 캠어셈블리의 회전력에 의해 엔진조건에 따라 밸브의 열림량을 조절하는 역할을 한다.

종래의 팔로워의 경우에는 오일을 공급하는 HLA(23) 상측에 로크플레이트가 설치되어 아우터바디(14)의 후부하단으로 삽입됨으로써 로크플레이트에 의해 이너바디(15)와 아우터바디(14)가 결합되었다.

본 발명은 HLA(23)와 반대측에 위치한 밸브접촉부(51) 상측에 노크핀이 형성되어 노크핀이 길이방향으로 이동함으로써, 이너바디(54)와 아우터바디(55)가 결합되어 하이리프트가 적용된다.

상기 이너바디(54)의 일측 하단에는 이너바디(54)로 오일을 공급하는 HLA접 촉부(50)가 형성되어 있고, 이너바디(54)의 타측 하단에는 밸브접촉부(51)가 형성되어 있으며, 상기 밸브접촉부(51)의 상측에 노크핀이 형성된다.

상기 노크핀은 유압에 의해 전후방향(아우터바디의 길이방향기준)으로 이동가능하도록 이너바디(54)의 타단에 설치되어 있고, 이너바디(54)의 일단에는 힌지핀(56)이 설치되며, 이 힌지핀(56)에 의해 아우터바디(55)와 이너바디(54)의 일단부가 힌지결합되어 아우터바디(55)의 타단부가 독립적으로 회전가능하다.

여기서, 상기 노크핀이 유압에 의해 이동되므로, 본 발명은 HLA접촉부(50)를 통해 유입된 오일을 노크핀에 공급하기 위해 HLA접촉부(50) 및 노크핀이 설치된 실린더(53)를 연결하는 오일통로(52)를 제공한다.

상기 오일통로(52)는 HLA접촉부(50)와 연결되는 제1연결통로(52a)와, 제1연결통로(52a)에서 수평방향으로 형성된 제2연결통로(52b)와, 제2연결통로(52b)에서 실린더(53)를 연결하는 제3연결통로(52c)로 구성된다.

상기 제1 및 제3연결통로(52a,52c)는 일정각도로 경사지게 형성되고, 주변부품과의 간섭을 피하기 위해 다양한 각도로 형성할 수 있고, 상기 제2연결통로(52b)의 끝단에는 외부로 빠져나가는 오일공급홀(57)이 형성되어 있으며, 오일공급홀(57)에 캡이 착탈가능하게 부착되어 있다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브리프트 팔로워의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

1) 하이리프트 적용시 : 풀로드의 고속구간에서 HLA 접촉부(50)를 통해 오일이 이너바디(54)로 유입되고, HLA접촉부(50)에서 오일통로(52)의 제1연결통로(52a) 로 오일이 공급되면서, 제2 및 제3연결통로(52b,52c)로 이동하여 결국에는 실린더(53) 내부에 설치된 노크핀에 오일의 압력이 전달되게 된다.

상기 유압에 의해 노크핀이 이너바디(54)의 외부로 돌출되어 아우터바디(55)의 타단부가 하방향으로 회전시 이너바디(54)의 노크핀에 하이리프트 캠(11)의 회전력을 전달하게 되므로, 하이리프트 상태가 된다.

2) 로우리프트 적용시 : 파트로드의 저속구간에서 실린더 내부에 충진된 오일이 배출되면서 노크핀이 이너바디(54) 내부로 다시 들어가고, 오일통로(52)에서 HLA접촉부(50)로 이동하여 오일이 HLA(23)로 배출됨에 따라, 아우터바디(55)와 이너바디(54)는 서로 분리되어 독립적으로 회전하게 되고, 밸브접촉부(51)가 형성된 이너바디(54)에 의해서만 밸브가 작동하므로 로우리프트 상태가 된다.

따라서, 본 발명은 HLA접촉부(50)에 설치된 로킹시스템의 종래구조와 달리 아우터바디(55)와 이너바디(54)를 연결하는 노크핀을 밸브접촉부의 상부에 설치하고, HLA(23)로부터 오일을 공급받아 노크핀에 유압을 전달하는 오일통로(52)를 형성함으로써, 밸브스프링에 걸리는 응력 및 마찰을 저감하여 연비 및 엔진성능을 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 가변밸브리프트 팔로워에 의하면, HLA접촉부에 설치된 로킹시스템의 종래구조와 달리 아우터바디와 이너바디를 연결하는 노크핀을 밸브접촉부의 상부에 설치하고, HLA로부터 오일을 공급받아 노크핀에 유압을 전달하는 오일통로를 형성함으로써, 밸브에 걸리는 이펙티브 매스를 줄이고, 밸브스프링에 걸리는 응력 및 마찰을 저감하여 연비 및 엔진성능을 향상시킬 수 있다.

Claims

자동차용 가변밸브리프트 팔로워에 있어서,

하이리프트캠으로부터 회전력을 공급받는 아우터바디와;

로우리프트캠으로부터 회전력을 공급받고, 일단부가 힌지핀에 의해 아우터바디와 힌지결합된 이너바디와;

상기 이너바디의 일단부에 오일을 공급하도록 형성된 HLA 접촉부와;

상기 이너바디의 타단부에 설치된 밸브접촉부와;

상기 밸브접촉부의 상부에 설치되고, 하이리프트시 아우터바디와 이너바디를 결합시켜주는 노크핀;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브리프트 팔로워.
청구항 1에 있어서,

상기 HLA접촉부를 통해 오일을 공급받아 상기 노크핀에 유압을 전달하기 위해 HLA접촉부와 노크핀을 연결하는 오일통로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브리프트 팔로워.
청구항 2에 있어서, 상기 오일통로는

상기 HLA접촉부와 연통되는 제1연결통로와, 상기 제1연결통로에서 수평방향으로 형성된 제2연결통로와, 상기 제2연결통로에서 노크핀에 유압이 전달되도록 연결된 제3연결통로로 구성되고, 상기 제1연결통로 및 제3연결통로는 일정각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브리프트 팔로워.
청구항 3에 있어서,

상기 제2연결통로의 끝단에는 오일공급홀이 형성되고, 상기 오일공급홀에 캡이 착탈가능하게 부착된 것을 특징으로 하는 자동차용 가변밸브리프트 팔로워.