KR101209719B1 - 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치는, 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치는, 가운데 장착홈이 형성된 외측바디, 상기 외측바디의 상기 장착홈에 장착되되, 전단면이 상기 외측바디의 상기 장착홈의 한쪽 내측면과 슬라이딩되도록 타단부가 상기 외측바디와 힌지로 연결되는 내측바디, 및 상기 내측바디의 전단부를 상기 외측바디에 고정하거나 분리하는 레칭부를 포함하되, 상기 레칭부는, 상기 내측바디의 전단면에 형성된 스프링홈 내측에 삽입된 리턴스프링, 상기 리턴스프링의 단부에 장착되는 가이드, 및 상기 스프링홈과 대응하여 상기 외측바디에 형성된 상기 장착홈의 상기 내측면에 형성된 핀홈에 삽입되는 레칭핀을 포함한다.
따라서, 스윙암을 내측바디와 외측바디로 나누어 구성하고, 레칭기구가 이들 사이를 연결하거나 해제함으로써 밸브의 움직임을 가변적으로 제어할 수 있다. 따라서, 엔진의 가동 상태에 따라서 실린더를 효과적으로 휴지시킬 수 있다.
가변 밸브 리프트(VVL: Variable Valve Lift), 입력 캠, 캠 축

Description

스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치{VARIABLE VALVE LIFT APPARATUS THAT IS EQUIPPED WITH SWING ARM}
본 발명은 가변 밸브 리프트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 밸브의 리프트를 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치에 관한 것이다.
내연기관(internal combustion engine)은 연소실(combustion chamber)에 연료와 공기를 받아들여 이를 연소함으로써 동력을 형성한다.
공기를 흡입할 때에는 캠축(camshaft)의 구동에 의해 흡기밸브(intake valves)를 작동시키고, 흡기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에 흡입되게 된다. 또한, 캠축의 구동에 의해 배기밸브(exhaust valve)를 작동시키고 배기밸브가 열려있는 동안 공기가 연소실에서 배출되게 된다.
그런데, 최적의 흡기밸브/배기밸브 동작은 엔진의 회전속도에 따라 달라진다. 즉, 엔진의 회전속도에 따라 적절한 리프트(lift) 또는 밸브 오프닝/클로징 타임이 달라지게 된다.
이와 같이 엔진의 회전속도에 따라 적절한 밸브 동작을 구현하기 위하여, 밸 브를 구동시키는 캠의 형상을 복수개로 설계하거나, 밸브가 엔진회전수에 따라 다른 리프트(lift)로 동작하도록 구현하는 가변 밸브 리프트(variable valve lift; VVL) 장치가 연구되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 밸브의 리프트를 엔진의 동작상태에 따라 가변 시킬 수 있는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치에서, 상기 스윙암은, 가운데 장착홈이 형성된 외측바디, 상기 외측바디의 장착홈 내측에 장착되되, 후단부가 상기 외측바디와 힌지로 연결되는 내측바디, 및 상기 내측바디의 전단부를 상기 외측바디에 고정시키거나 해제시켜 밸브를 가변적으로 구동하는 레칭부를 포함한다.
상기 내측바디가 상기 힌지를 중심으로 회전하도록, 상기 내측바디의 전단부가 상기 외측바디와 분리되면, 상기 내측바디의 전단면이 상기 외측바디의 상기 장착홈의 한쪽 내측면과 슬라이딩되도록 배치된다.
상기 레칭부는, 상기 내측바디의 전단면에 형성된 스프링홈 내측으로 삽입된 리턴스프링, 상기 리턴스프링에 의해서 탄성적으로 움직이도록 상기 리턴스프링의 단부에 장착되는 가이드, 상기 스프링홈과 대응하여 상기 외측바디에 형성된 상기 장착홈의 상기 내측면에 형성된 핀홈에 삽입되는 레칭핀, 및 상기 핀홈의 내측으로 유압을 공급하여 상기 레칭핀의 전단부를 상기 스프링홈으로 삽입하는 유압공급부를 포함한다.
운전상태에 따라서 상기 유압공급부를 제어하여, 상기 레칭핀의 전단부가 상기 가이드를 밀어 내고 상기 스프링홈에 삽입되어 상기 내측바디와 상기 외측바디가 함께 움직이도록 하고, 상기 레칭핀이 상기 스프링홈에서 상기 리턴스프링의 탄성력으로 인출되도록 하여, 상기 외측바디가 상기 힌지를 중심으로 움직이도록 하는 제어부를 포함한다.
캠과 밀착되도록 상기 내측바디에 장착되는 롤러, 상기 외측바디의 한쪽을 지지하는 유압간극조절장치, 및 상기 외측바디의 다른 쪽을 지지하되, 상기 외측바디의 움직임에 따라서 통로를 개폐하는 밸브를 포함한다.
상기 유압간극조절장치와 상기 외측바디에 형성된 유로를 통해서 상기 핀홈의 내측으로 유압이 공급되는 것을 특징으로 하는 스윙암을 구비한다.
상기 내측바디의 상기 전단면과 상기 외측바디의 상기 장착홈의 상기 내측면은 상기 힌지를 중심으로 하는 하나의 원형궤적을 따라서 부채꼴로 형성된다.
본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치는, 가운데 장착홈이 형성된 외측바디, 상기 외측바디의 상기 장착홈에 장착되되, 전단면이 상기 외측바디의 상기 장착홈의 한쪽 내측면과 슬라이딩되도록 타단부가 상기 외측바디와 힌지로 연결되는 내측바디, 및 상기 내측바디의 전단부를 상기 외측바디에 고 정하거나 분리하는 레칭부를 포함하되, 상기 레칭부는, 상기 내측바디의 전단면에 형성된 스프링홈 내측에 삽입된 리턴스프링, 상기 리턴스프링의 단부에 장착되는 가이드, 및 상기 스프링홈과 대응하여 상기 외측바디에 형성된 상기 장착홈의 상기 내측면에 형성된 핀홈에 삽입되는 레칭핀을 포함한다.
상기 가이드가 상기 내측바디의 상기 전단면 외측으로 돌출되지 못하도록 하는 스토퍼구조를 갖는다. 상기 가이드는 상기 스프링홈 내주면에 형성된 돌기에 의해서 상기 스프링홈의 외측으로 돌출되지 않는다.
상기 가이드는 상기 핀홈의 내주면에 형성된 돌기에 의해서 상기 내측바디의 상기 스프링홈의 외측으로 돌출되지 않는다. 상기 힌지를 중심으로 상기 내측바디를 탄성적으로 움직이도록 상기 힌지에 장착되는 로스트모션스프링을 포함한다.
상기 레칭핀을 밀어내도록 상기 핀홈의 내측으로 유압을 공급하는 유압공급부를 포함한다. 상기 내측바디의 상기 전단면과 상기 장착홈의 상기 내측면은 서로 밀착되어 슬라이딩되는 상태를 유지한다. 상기 돌기와 대응하여 상기 레칭핀의 외주면에는 그루브가 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치는, 스윙암을 내측바디와 외측바디로 나누어 구성하고, 레칭기구가 이들 사이를 연결하거나 해제함으로써 밸브의 움직임을 가변적으로 제어할 수 있다. 따라서, 엔진의 가동 상태에 따라서 실린더를 효과적으로 휴지시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 가변 밸브 리프트 장치는 스윙암(100)을 포함하여 구성되며, 상기 스윙암(100)은 외측바디(105a), 내측바디(105b), 롤러(120), 힌지(115), 및 로스트모션스프링(110)을 포함하여 구성된다.
상기 외측바디(105a)의 오른쪽 하부면은 유압간극조절장치(130)에 의해서 지지되고, 왼쪽 하부면은 밸브(140)의 상단부와 접하며, 상기 유압간극조절장치(130)는 유압공급부(150)로부터 유압을 받아 상기 스윙암(100)의 상기 외측바디의 한쪽을 지지한다. 상기 유압공급부는 제어부(미도시)의 제어신호에 따라서 유압을 공급한다.
상기 외측바디(105a)의 내측 장착홈(도 2의 204)에는 상기 내측바디(105b)가 장착되고, 상기 내측바디(105b)의 전단부는 상기 유압간극조절장치(130) 쪽으로 향하고, 후단부는 상기 밸브(140) 쪽으로 향하도록 배치된다.
상기 내측바디(105b)의 후단부는 상기 힌지(115)로 상기 외측바디(105a)에 연결되며, 상기 힌지(115)에는 상기 내측바디(105b)를 탄성적으로 지지하는 상기 로스트모션스프링(110)이 배치된다.
상기 내측바디(105b)의 가운데에는 상부로 돌출되도록 롤러(120)가 배치되 고, 상기 롤러(120)가 캠(도 2의 205)에 의해서 아래 방향으로 눌러지면, 상기 스윙암(100)이 상기 밸브(140)를 작동시키는 것이다.
본 발명의 실시예에서는, 상기 스윙암(100)의 레칭구조를 이용하여 상기 밸브(140)를 움직이거나 움직이지 않도록 하며, 그 구조에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 유압이 공급된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 스윙암(100)을 구비한 가변 밸브 리프트 장치에서 일부 단면도이고, 도 3은 유압이 공급되지 않은 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 외측바디(105a)에는 상부면에서 하부면으로 개방된 상기 장착홈(204)이 가운데 부분에 형성되고, 상기 장착홈(204)에는 상기 내측바디(105b)가 좌우로 배치된다.
상기 내측바디(105b)의 좌측 단부 즉, 후단부는 상기 힌지(115)로 상기 외측바디(105a)에 고정되고, 오른쪽 전단면(304)은 상기 장착홈(204)의 한쪽 내측면(302)과 슬라이딩 가능하도록 밀착된다. 또한, 상기 내측바디(105b)의 가운데로 상기 롤러(120)가 회전되도록 배치되며, 상기 롤러(120)의 상부로 상기 캠(205)이 배치되며, 상기 캠(205)의 외측면과 상기 롤러(120)는 밀착된다.
상기 외측바디(105a)에서, 상기 내측바디(105b)의 상기 전단면(304)과 슬라이딩되는 상기 내측면(302)에는 원통형의 핀홈(202)이 형성되고, 상기 핀홈(202)의 내측으로 상기 레칭핀(220)이 삽입되어 배치된다. 상기 핀홈(202)은 상기 내측바 디(105b)의 상기 전단면(304)으로 개방된 구조를 갖고 있으며, 유로를 통하여 상기 유압간극조절장치(130) 및 상기 유압공급부(150)와 연결된다.
상기 내측바디(105b)에서, 상기 외측바디(105a)의 상기 내측면(302)과 슬라이딩되는 상기 전단면(304)에는 상기 핀홈(202)과 대응하여 스프링홈(203)이 형성되고, 상기 스프링홈(203)의 내측으로 리턴스프링(200)이 내측으로 삽입되어 배치되고, 그 단부에 가이드(210)가 배치된다. 아울러, 상기 스프링홈(203)은 상기 외측바디(105a)의 상기 내측면(302)으로 개방된 구조를 갖고 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 외측바디(105a)의 상기 전단면(304)과 상기 내측바디(105b)의 상기 내측면(302)은 상기 힌지(115)를 중심으로 하는 원형 궤적을 따라서 형성된다.
상기 내측바디(105b)와 상기 외측바디(105a)을 연결하거나 분리하는 레칭부의 기능에 대해서 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 유압간극조절장치(130)를 통해서 상기 핀홈(202)으로 유압이 공급되면 상기 레칭핀(220)의 전단부가 상기 가이드(210)를 밀고 상기 스프링홈(203)으로 삽입된다.
따라서, 상기 레칭핀(220)은 상기 스프링홈(203)과 상기 핀홈(202)에 걸쳐 배치된다. 따라서, 상기 캠(205)이 상기 롤러(120)를 아래로 누르면 상기 유압간극조절장치(130)를 기준으로 상기 내측바디(105b)와 상기 외측바디(105a)가 함께 움직여 상기 밸브(140)를 아래 방향으로 누른다.
아울러, 상기 유압간극조절장치(130)를 통해서 상기 핀홈(202)으로 유압이 공급되지 않으면, 상기 리턴스프링(200)에 의해서 상기 가이드(210)가 상기 레칭 핀(220)을 밀어 상기 핀홈(202)으로 삽입시켜, 상기 내측바디(105b)와 상기 외측바디(105a)가 서로 분리되며, 상기 캠(205)이 상기 롤러(120)를 아래로 누르면 상기 내측바디(105b)는 상기 힌지(115)를 중심으로 시계방향으로 회전하고, 상기 외측바디(105a)는 움직이지 않는다. 따라서, 상기 밸브(140)는 움직이지 않게 되고, 이에 대응하는 실린더로 흡입, 압축, 폭발, 또는 배기행정이 비활성화되는 것이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 내측바디(105b)의 상기 전단면(304)과 상기 외측바디(105a)의 상기 내측면(302)은 서로 밀착되어 슬라이딩되는 것이 바람직하고, 상기 전단면(304)과 상기 내측면(302)은 상기 힌지(115)를 중심으로 하는 원형 궤적을 따라서 부채꼴로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 핀홈(202)으로 유압이 공급되지 않는 경우, 상기 가이드(210)가 상기 전단면(304) 외측으로 돌출되지 못하도록 스토퍼구조를 갖는 것이 바람직하다. 상기 스토퍼구조는 상기 스프링홈(203)의 내주면에 형성되는 돌기나 상기 핀홈(202)의 내주면에 형성되는 돌기 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 분해 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 상세 측면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 리턴스프링(200)은 코일 스프링 타입이며, 상기 가이드(210)는 상기 리턴스프링(200)의 전단부를 감싸는 원형의 컵 형태를 갖는다. 아울러, 상기 레칭핀(220)도 원통형으로 형성되고, 상기 가이드(210)의 앞면은 상기 내측바디(105b)의 상기 전단면(304)을 따라서 부채꼴로 형성되고, 상기 레칭 핀(220)의 앞면도 상기 내측면(302)을 따라서 형성되어 부채꼴로 형성된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 외측바디(105a)의 상기 핀홈(202)의 내주면에는 돌기(500)가 형성되고, 상기 돌기(500)는 상기 내측바디(105b)의 움직임 방향 즉, 상하 방향으로 배치된다. 아울러, 상기 돌기(500)와 대응하여 상기 레칭핀(220)의 외주면에는 그루브(400)가 형성되며 상기 레칭핀(220)의 길이 방향 움직임이 가이드된다.
도 5를 다시 참조하면, 상기 돌기(500)는 상기 핀홈(202)의 입구에서 설정된 길이 삽입된 부분에 배치되며, 상기 그루브(400)는 상기 레칭핀(220)의 외주면 일측에 길이방향으로 형성되되, 상기 레칭핀의 앞면이 상기 핀홈(202) 내측으로 삽입되지 않도록, 상기 레칭핀(220)의 앞부분에 설정된 길이만큼은 형성되지 않는다.
따라서, 유압이 공급되지 않는 경우, 상기 리턴스프링(200)의 탄성력에 의해서 상기 가이드(210)가 상기 레칭핀(220)을 밀어내는 경우, 상기 가이드(210)가 상기 핀홈(202) 내측으로 삽입되지 않아, 상기 내측바디(105b)의 상기 전단면(304)이 상기 외측바디(105a)의 상기 내측면(302)과 걸림없이 부드럽게 슬라이딩된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 사시도이다.
도 2는 유압이 공급된 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치에서 일부 단면도이다.
도 3은 유압이 공급되지 않은 상태에서 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 분해 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치의 일부 상세 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 스윙암
105a: 외측바디
105b: 내측바디
110: 로스트모션스프링
115: 힌지
120: 롤러
130: 유압간극조절장치
140: 밸브
150: 유압공급부
200: 리턴스프링
202: 핀홈
203: 스프링홈
204: 장착홈
205: 캠
210: 가이드
220: 레칭핀
302: 내측면
304: 전단면
400: 그루브
500: 돌기

Claims (15)

  1. 엔진의 배기 또는 흡기 밸브를 가변적으로 움직이는 스윙암을 구비한 가변밸브 리프트 장치에 있어서,
    상기 스윙암은,
    가운데 장착홈이 형성된 외측바디;
    상기 외측바디의 장착홈 내측에 장착되되, 후단부가 상기 외측바디와 힌지로 연결되는 내측바디;
    상기 내측바디의 전단부를 상기 외측바디에 고정시키거나 해제시키는 레칭부;
    캠과 밀착되도록 상기 내측바디에 장착되는 롤러;
    상기 외측바디의 한쪽을 지지하는 유압간극조절장치; 및
    상기 외측바디의 다른 쪽을 지지하되, 상기 외측바디의 움직임에 따라서 통로를 개폐하는 밸브; 를 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 내측바디가 상기 힌지를 중심으로 회전하도록, 상기 내측바디의 전단부가 상기 외측바디와 분리되면,
    상기 내측바디의 전단면이 상기 외측바디의 상기 장착홈의 내측면과 슬라이딩되도록 배치되는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 레칭부는,
    상기 내측바디의 전단면에 형성된 스프링홈 내측으로 삽입된 리턴스프링;
    상기 리턴스프링에 의해서 탄성적으로 움직이도록 상기 리턴스프링의 단부에 장착되는 가이드;
    상기 스프링홈과 대응하여 상기 외측바디에 형성된 상기 장착홈의 내측면에 형성된 핀홈에 삽입되는 레칭핀; 및
    상기 핀홈의 내측으로 유압을 공급하여 상기 레칭핀의 전단부를 상기 스프링홈으로 삽입하는 유압공급부; 를 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  4. 제3 항에서,
    운전상태에 따라서 상기 유압공급부를 제어하여, 상기 레칭핀의 전단부가 상기 가이드를 밀어 내고 상기 스프링홈에 삽입되어 상기 내측바디와 상기 외측바디가 함께 움직이도록 하고,
    상기 레칭핀이 상기 스프링홈에서 상기 리턴스프링의 탄성력으로 인출되도록 하여, 상기 외측바디가 상기 힌지를 중심으로 움직이도록 하는 제어부; 를 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  5. 삭제
  6. 제3 항에서,
    상기 유압간극조절장치와 상기 외측바디에 형성된 유로를 통해서 상기 핀홈의 내측으로 유압이 공급되는 것을 특징으로 하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  7. 제2 항에서,
    상기 내측바디의 전단면과 마주하는 상기 장착홈의 내측면은 상기 힌지를 중심으로 하는 하나의 원형궤적을 따라서 형성되는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  8. 가운데 장착홈이 형성된 외측바디;
    상기 외측바디의 상기 장착홈에 장착되되, 전단면이 상기 외측바디의 상기 장착홈의 한쪽 내측면과 슬라이딩되도록 타단부가 상기 외측바디와 힌지로 연결되는 내측바디; 및
    상기 내측바디의 전단부를 상기 외측바디에 고정하거나 분리하는 레칭부; 를 포함하되, 상기 레칭부는,
    상기 내측바디의 전단면에 형성된 스프링홈 내측에 삽입된 리턴스프링;
    상기 리턴스프링의 단부에 장착되는 가이드; 및
    상기 스프링홈과 대응하여 상기 외측바디에 형성된 상기 장착홈의 상기 내측면에 형성된 핀홈에 삽입되는 레칭핀; 을 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  9. 제8 항에서,
    상기 가이드가 상기 내측바디의 상기 전단면 외측으로 돌출되지 못하도록 하는 스토퍼구조를 갖는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  10. 제9 항에서,
    상기 가이드는 상기 스프링홈 내주면에 형성된 돌기에 의해서 상기 스프링홈의 외측으로 돌출되지 않는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  11. 제9 항에서,
    상기 가이드는 상기 핀홈의 내주면에 형성된 돌기에 의해서 상기 내측바디의 상기 스프링홈의 외측으로 돌출되지 않는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  12. 제8 항에서,
    상기 힌지를 중심으로 상기 내측바디를 탄성적으로 움직이도록 상기 힌지에 장착되는 로스트모션스프링을 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  13. 제8 항에서,
    상기 레칭핀을 밀어내도록 상기 핀홈의 내측으로 유압을 공급하는 유압공급부를 포함하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  14. 제8 항에서,
    상기 내측바디의 상기 전단면과 상기 장착홈의 상기 내측면은 서로 밀착되어 슬라이딩되는 상태를 유지하는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
  15. 제11 항에서,
    상기 돌기와 대응하여 상기 레칭핀의 외주면에는 그루브가 형성되는 스윙암을 구비한 가변 밸브 리프트 장치.
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