KR101251712B1

KR101251712B1 - 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조

Info

Publication number: KR101251712B1
Application number: KR1020070130262A
Authority: KR
Inventors: 하명구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2013-04-05
Also published as: KR20090062820A

Abstract

본 발명은 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조에 관한 것으로, 특히 기존의 로우캠 및 하이캠을 캠샤프트상에 각각 별도로 제작하는 형태가 아닌, 오일압력을 이용하여 플런저를 이동시켜 밸브 리프트 량을 조절하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조에 관한 것이다.

본 발명의 태핏 구조는 내부에 일정 크기의 공간이 형성된 태핏 하우징(31)과, 상기 태핏 하우징(31)의 내측에 설치된 상부 플런저(33)와, 상기 상부 플런저(33)의 저부에 위치하며 하단부에 밸브로드의 상측면이 접촉하는 하부 플런저(35)와, 상기 상부 플런저(33)와 상기 하부 플런저(35)의 사이에 장착된 플런저 스프링(37)과, 상기 태핏 하우징(31)의 상측과 상기 상부 플런저(33)의 하단부 사이에 설치된 밸브 스프링(36)을 포함하며, 상기 상부 플런저(33)와 하부 플런저(35)는 태핏 하우징(31)의 측방향에서 공급되는 오일에 의해 상하로 이동하여 밸브의 이동량이 조절되도록 구성된다.

Description

가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조{TAPPET STRUCTURE FOR VARIABLE VALVE LIFT}

본 발명은 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏(Tappet) 구조에 관한 것으로, 특히 기존의 캠샤프트를 활용함과 동시에 오일압력을 이용하여 플런저를 상하로 이동시켜 밸브 리프트 량을 조절함으로써, 캠샤프트의 길이 축소가 가능하며, 이로 인한 헤드 사이즈의 축소 및 캠 가공시간 단축으로 가공 생산성 향상을 도모할 수 있는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조에 관한 것이다.

종래의 일반적인 가변식 밸브 리프트 태핏 구조는 캠을 로우 리프트 캠(Low Lift Cam)(이하 '로우캠'이라 함)과 하이 리프트 캠(High Lift Cam)(이하 '하이캠'이라 함)을 별도로 제작하여 필요에 따라 밸브 리프트를 가변시키는 구조이다.

도 1 은 종래의 가변식 밸브 리프트용 태핏 구조의 일예를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 종래에는 캠샤프트(5)상에 저부의 파텟(3)과 접촉하는 로우캠(7)과 하이캠(9)이 함께 형성되어 있는 구조이다.

도 1 의 (a)는 캠이 작동하지 초기 베이스 상태로서, 태핏(3)의 상부와 로우캠(7)의 베이스부와 접촉이 이루어진 상태이며, 도 1 의 (b)는 태핏(3)의 상부면이 캠샤프트(5)의 회전에 의해 로우캠(7)의 돌출부와 접촉이 이루어진 상태로서, 이 경우 밸브(1)가 하부로 일차 내려간 로우 리프트 상태가 이루어진다.

상기 도 1의 (b) 상태에서, 태핏(3)의 측방향으로 오일압력이 인가되면, 태핏(3) 내의 작동부재(3a)가 측방향으로 이동하여 하이캠(9)의 돌출부 저부와 접촉함으로써 태핏(3)의 하향 이동이 이루어지고, 태핏(3) 저부에 위치한 밸브(1)가 하향 이동하여 최대로 내려간 하이 리프트 상태(도 1 의 (c))가 된다.

상기한 로우캠(7)과 하이캠(9)이 적용된 종래의 가변식 밸브 리프트 태핏 구조는 캠샤프트(5)의 중량이 과다하게 많이 나가고, 태핏(3)의 크기도 증대하며, 이에 의해 엔진 패키지의 구성이 불리해지며, 중량 역시 과다하게 많이 나가는 문제가 발생한다.

또한, 캠샤프트(5)의 가공 사이클이 길어지고, 태핏(3)의 회전이 불가하여 상하운동만 유도해야 하는 기능상의 제한이 따르는 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존 의 로우캠 및 하이캠을 별도로 제작하지 않고, 오일압력을 이용하여 내부 플런저를 상하로 이동시켜 밸브 리프트 량을 조절하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조는 내부에 일정 크기의 공간이 형성된 태핏 하우징(31)과, 상기 태핏 하우징(31)의 내측에 설치된 상부 플런저(33)와, 상기 상부 플런저(33)의 저부에 위치하며 하단부에 밸브로드의 상측면이 접촉하는 하부 플런저(35)와, 상기 상부 플런저(33)와 상기 하부 플런저(35)의 사이에 장착된 플런저 스프링(37)과, 상기 태핏 하우징(31)의 상측과 상기 상부 플런저(33)의 하단부 사이에 설치된 밸브 스프링(36)을 포함하며, 상기 상부 플런저(33)와 하부 플런저(35)는 상기 밸브가 로우 리프트 상태에서, 태핏 하우징(31)의 측방향에 공급되는 오일에 의해 상하로 이동하여 밸브의 이동량이 조절되도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 상부 및 하부 플런저(33,35)는 밸브 스프링(36)과 플런저 스프링(33)의 스프링력이 힘의 평형을 이루는 상태에서 오일이 공급됨과 동시에 힘의 평형이 깨지면서 작동하도록 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 하부 플런저(35)의 저부 일측면에 오일 압력 해제용 홀(35a)을 형성하여, 이 홀(35a)을 통해 공급된 오일이 빠져 나가도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 태핏 구조에 의하면, 캠샤프트상의 로우캠과 하이캠을 별도로 제작하지 않아도 되며, 캠샤프트의 길이와 헤드 사이즈의 축소를 통한 엔진 패키지의 구성이 용이해지며, 캠 가공시간의 단축으로 생산성 향상 과 제조원가 저감을 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조는 내부에 일정 크기의 공간이 형성된 태핏 하우징(31)과, 상기 태핏 하우징(31)의 내측에 설치된 상부 플런저(33)와, 상기 상부 플런저(33)의 저부에 위치하며 하단부에 밸브로드의 상측면이 접촉하는 하부 플런저(35)와, 상기 상부 플런저(33)와 상기 하부 플런저(35)의 사이에 장착된 플런저 스프링(37)과, 상기 태핏 하우징(31)의 상측과 상기 상부 플런저(33)의 하단부 사이에 설치된 밸브 스프링(36)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 태핏 하우징(31)은 내부 상측의 일정 위치에 두께상의 단차가 형성된 단차부(31a)가 형성되며, 상부 플런저(33)의 저부는 양측방향으로 일정거리 돌출되어 나온 돌출단(35a)으로 형성되어, 상기 상부 플런저(33)의 상하 이동시 상기 태핏 하우징의 단차부(31a)와 상부 플런저(33)의 저부 돌출단(35a)이 상호 걸리게 되어 상부 플런저(33)의 이탈을 방지하는 스토퍼 역할을 수행한다.

본 발명의 상기 상부 플런저(33)와 하부 플런저(35)는 밸브(10)가 로우 리프트 상태(도 2 의 (b) 상태)에서, 태핏 하우징(31)의 측방향에서 공급되는 오일에 의해 상하로 이동함으로 밸브(10)의 이동량이 조절된다.

즉, 상기 상부 및 하부 플런저(33,35)는 초기 상태인 밸브(10)의 베이스 상태(도2 의 (a) 상태)와 로우 리프트 상태(도2 의 (b) 상태)에서는, 밸브 스프링(36) 과 플런저 스프링(33)의 스프링력에 의해 상호 힘의 평형상태가 유지된다. 그러나 오일이 공급됨과 동시에 밸브 스프링(36)과 플런저 스프링(33)의 스프링력에 의한 힘의 평형이 깨지면서 플런저(33,35)가 상하로 이동하게 된다.

하부 플런저(35)의 저부 일측면에는 오일 압력 해제용 홀(35a)이 형성되어 있으며, 이 홀(35a)을 통해 태핏 하우징(31)의 내부로 공급된 오일이 빠져 나가게 된다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏(30)의 작동에 대해 설명하기로 한다.

도 2 의 (a) 와 (b)는 밸브의 베이스 단계 및 로우 리프트 단계로서, 오일 공급이 차단되어 오일공급이 이루어지지 않은 상태이다.

도 2 의 (a)를 참조하면, 캠(50)이 구동되지 않은 베이스 상태로서, 상부 플런저(33)가 캠(50)의 저부 베이스면에 접촉하여 상부 플런저(3)와 함께 하우징(31) 전체가 캠(50)의 저부 베이스면까지 돌출되어 있는 상태이다.

이 경우, 밸브(10)는 최 상측에 위치해 있는 구조가 된다.

다음, 도 2의 (b)를 참조하면, 이 단계에서는 캠(50)이 구동하면서 태핏(30)의 상부면을 눌러서 로우 밸브 리프트 상태를 형성하게 된다. 즉, 캠(50)이 구동하여 상측 돌출단이 회전하여 저부로 이동하게 되고, 이러한 캠(50)의 작동량만큼 태핏(30)이 하부로 내려오게 되며, 로우 밸브 리프트 상태를 형성한다.

다음, 도 2 의 (c)를 참조하면, 상기 도 2의 (b) 상태에서, 태핏(30)의 측방향에서 일정압력의 오일을 태핏 내부공간(38)으로 공급한다.(화살표 방향 참조) 오 일이 공급되면 상부 플런저(33)의 저부면에 오일압이 작용하여 상부 플런저(33)를 상부로 밀어 올린다. 이때, 상부 플런저(33)의 저부 양측 돌출단(33a)이 하우징(31)의 내부 상측 단차부(31a)와 걸리게 되어 일정 높이 이상으로는 이동하지 않게 된다.

소정압력으로 공급되는 오일은 화살표로 도시된 바와 같이, 태핏(30)의 내부로 계속 흘러 들어가 플런저 작동 스프링(37)을 인장시켜 플런저 작동 스프링(37)의 저부에 위치한 하부 플런저(35)를 하부로 이동시키게 되고, 상기 하부 플런저(35)의 하향 이동시 태핏 하우징(31)도 함께 하향 이동한다.

상기 하부 플런저(35)의 하향 이동은 하부 플런저(35)의 저부면과 접촉하는 밸브로드의 상측단을 하부로 밀어 밸브(10)가 가장 많이 내려온 밸브 하이 리프트 상태를 형성한다.

한편, 하부 플런저(35)의 저부 일측면에는 오일 압력 해제용 홀(35a)이 형성되어 있어 이 홀(35a)을 통해 공급된 오일이 빠져 나가도록 한다.

따라서 본 발명은 태핏(30)의 상,하부 플런저(33,35) 내부에 오일챔버를 형성하여, 고성능 필요시 오일 공급으로 플런저 높이를 조정하는 것이다.

한편, 캠(50)이 베이스 상태로 돌아갈 경우는 오일공급이 차단되도록 하고, 상부 플런저(33)내의 스프링(37)의 반력으로 캠(50)이 베이스 상태(도 2의 (a) 상태)로 돌아가 밸브(10)가 닫히도록 한다. 이때 상부 플런저(33)는 앞서 설명한 바와 같이, 스토퍼의 역할을 하는 태핏 하우징 내부 걸림턱(31a)과 플런저 저부 돌출턱(33a)에 의해 이동하는 량이 관리되어진다.

참고로, 상기 공급되는 오일을 차단시키고자 할 경우, 솔레노이드 밸브(미도시)에서 1차 차단한 후, 밸브의 최대 하이 리프트시 오일 압력 해제용 홀(35a)을 통해 하부 플런저(35) 내의 오일을 배출시키도록 한다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상기 상,하부 플런저(33,35)의 작동은 베이스 상태와 로우 리프트 상태 하에서는(도 2의 (a)와 (b)의 상태), 밸브 스프링(36)과 플런저 스프링(33)의 스프링력이 힘의 평형을 이루며, 오일이 공급됨과 동시에 힘의 평형이 깨지면서 플런저(33,35)가 상하 방향으로 작동하게 된다.

도 1 은 종래의 로우캠과 하이캠이 적용된 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조를 도시한 도면이고,

도 2 는 본 발명에 따른 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조를 도시한 도면이며,

도 3 은 상기 도 2 의 (c) 의 상세도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밸브 30 : 태핏

31 : 태핏 하우징 33 : 상부 플런저

35 : 하부 플런저 36 : 밸브 스프링

37 : 플런저 스프링 50 : 캠

Claims

내부에 일정 크기의 공간이 형성된 태핏 하우징(31)과,

상기 태핏 하우징(31)의 내측에 설치된 상부 플런저(33)와,

상기 상부 플런저(33)의 저부에 위치하며 하단부에 밸브로드의 상측면이 접촉하는 하부 플런저(35)와,

상기 상부 플런저(33)와 상기 하부 플런저(35)의 사이에 장착된 플런저 스프링(37)과,

상기 태핏 하우징(31)의 상측과 상기 상부 플런저(33)의 하단부 사이에 설치된 밸브 스프링(36)을 포함하며,

상기 상부 플런저(33)와 하부 플런저(35)는 상기 밸브가 로우 리프트 상태에서, 태핏 하우징(31)의 측방향에 공급되는 오일에 의해 상하로 이동하여 밸브의 이동량이 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조.
청구항 1 에 있어서,

상기 상부 플런저(33)의 이동시 스토퍼에 의해 이동거리가 제한되도록 하며, 상기 스토퍼는 상부 플런저(33)의 저부 양측 돌출단(33a)과, 하우징(31)의 저부 돌출단(31a)으로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조.
청구항 1 에 있어서,

상기 상부 및 하부 플런저(33,35)는 밸브의 베이스 상태와 로우 리프트 상태 하에서, 상기 밸브 스프링(36)과 상기 플런저 스프링(33)의 스프링력이 힘의 평형을 이루는 상태에서, 오일이 공급됨과 동시에 힘의 평형이 깨지면서 작동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조.
청구항 1 에 있어서,

상기 하부 플런저(35)의 저부 일측면에 오일 압력 해제용 홀(35a)이 형성되고, 이 홀(35a)을 통해 공급된 오일이 빠져 나가도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변식 밸브 리프트를 위한 태핏 구조.